《3d過渡金屬摻雜ZnO磁性納米線製備及磁光電性質研究》是依託西北大學，由張志勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：3d過渡金屬摻雜ZnO磁性納米線製備及磁光電性質研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張志勇
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
項目採用水熱法製備具有不同磁性的ZnO磁性納米線，通過對ZnO磁性納米線EELS、ELNES、XANES和介電函式、吸收光譜等光學性質和微結構的理論計算和實驗測量，分析過渡金屬摻雜對ZnO磁性納米線結構的調製，實現3d過渡金屬摻雜ZnO磁性納米線鐵磁性、反鐵磁性和順磁性的精確控制；採用基於密度泛函理論的第一性原理計算方法，建立ZnO磁性納米線磁性耦合機制模型，計算ZnO基稀磁半導體磁矩及磁性離子之間的交換耦合係數、磁矩和磁光電性質，澄清ZnO磁性納米線鐵磁耦合微觀機理，最終達到ZnO磁性納米線磁、光、電性質的調控，獲得製備高性能、高居里溫度的ZnO磁性納米線的最佳化工藝。本項目的實施對低維氧化物稀磁半導體的基礎研究和技術套用具有十分重要的理論與實際意義，也為將來研製基於氧化物磁性納米線的自旋電子與光電子器件提供了實驗和理論基礎。
結題摘要
採用水熱法，套用正交設計理論，最佳化了製備ZnO納米線的工藝參數，進一步研究了製備條件對納米線生長的影響，探索出最佳工藝條件，並以3d過渡金屬為摻雜劑製備出高質量的ZnO磁性納米線材料。研究樣品的磁化強度與溫度的關係，得到樣品的磁性隨溫度、磁場及納米線參數的變化規律。同時，採用密度泛函理論框架下的第一性原理計算方法，完成過渡金屬摻雜ZnO納米線模擬設計，對比實驗與理論計算結果，對磁性機理進行解釋，獲得ZnO磁性納米線的磁性規律，指導並最佳化實驗工藝，篩選出最佳化實驗方案，製備出高性能的ZnO磁性納米線材料。另外，製備了ZnO納米線陣列，最佳化了ZnO納米線陣列的製備工藝，表征了ZnO基納米線陣列的磁、光性質，為ZnO自旋電子器件的研製作了前期探索研究。三年來，我們研究小組按照所提交的《國家自然科學基金申請書》中年度研究計畫嚴格執行，並圓滿完成了預期的研究任務。 三年來，依託該項目發表學術論文9篇，授權或申請中國發明專利4項。9篇學術論文其中8篇發表在SCI源期刊上（包括：“Materials Letters”刊出1篇，“Chinese Physics B”刊出2篇，“物理學報”刊出1篇，“物理化學學報”刊出1篇，國際會議12th IEEE International Conference on Nanotechnology (IEEE- NANO)/2012.8論文2篇，“Journal of Nanoscience and Nanotechnology”刊出1篇錄用且正在排版中），其餘1篇在核心期刊刊出。
