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《浙江大学》 2007年
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溶胶凝胶法制备钴掺杂二氧化钛型稀磁半导体及其性能研究

齐娜乔  
【摘要】: 本文概述了稀磁半导体的研究进展,重点介绍了TiO_2基稀磁半导体的研究现状、磁有关的效应以及稀磁半导体中磁性起因的认识等。在大量文献调研的基础上,提出以溶胶凝胶法制备Co掺杂TiO_2体系的稀磁半导体及其磁性和磁场下光催化性能研究作为本论文的选题和主要研究内容。 本文通过溶胶凝胶法制备出了锐钛矿型Ti_(1-x)Co_xO_2稀磁半导体(DMS)粉末。在优化样品制备工艺的基础上,对Co掺杂TiO_2基稀磁半导体的晶体结构,微观形貌,室温磁性能及磁场下的光催化性能等进行了表征与研究。具体研究内容及结论如下: 首先对Co掺杂TiO_2样品的制备工艺进行了探索,结合结构分析和室温磁测量手段,找出了适于获得具有室温铁磁性的Co掺杂TiO_2样品的制备工艺。实验制备出了的锐钛矿相Ti_(1-x)Co_xO_2粉末,通过XRD检测未检测到杂质相;不同Co掺杂量的样品都有磁滞回区,呈现出了室温铁磁性,且样品在1.5T下的磁化强度随掺杂浓度的提高而提高。 通过紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究了材料的半导体性能研究发现,掺杂及表面缺陷引起的缺陷能级使得不同掺杂浓度样品的吸收带边均发生红移,Co掺杂的样品与未掺杂的纯TiO_2样品相比发生蓝移,说明形成了磁有序结构。 研究发现0.1T的磁场对于光催化结果的影响随掺杂量的提高有起伏。外磁场使得材料内部的自旋能级劈裂,提高了光吸收效率,进而提高了光催化效率;另一方面随着Co掺杂量的增加,受超交换耦合作用被限制的载流子越来越多,两者的共同作用使得磁场对于光催化结果的影响随掺杂量的提高有起伏。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN304.05

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