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《中国科学技术大学》 2010年
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ZnO基稀磁半导体的X射线吸收谱学研究

姜清华  
【摘要】: 本论文主要利用同步辐射X射线吸收精细结构(XAFS:EXAFS和XANES)技术,并结合X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)和超导量子干涉仪(SQUID)等实验手段,从理论和实验两方面研究了利用脉冲激光沉积法(PLD)制备的过渡金属掺杂ZnO基稀磁半导体的结构和性能。利用XAFS和SQUID方法详细研究了在空气中退火前后的Co掺杂ZnO基稀磁半导体的局域结构和磁学性质变化特点;利用XAFS和XPS研究共掺杂Cr原子能够调控ZnO基体中Co原子分布形式的微观机理。这些研究结果为深入了解Co掺杂ZnO体系的铁磁性来源以及制备出应力分布均匀,性能良好的ZnO基稀磁半导体提供了实验和理论基础。 1.O空位在Zn0.98Co0.02O稀磁半导体薄膜中扮演的角色 XAFS、XRD、SQUID研究了利用脉冲激光沉积法(PLD)在Si (001)衬底上制备出的Zn0.98Co0.02O薄膜样品在空气中退火前后的局域结构和磁学性质。尽管XRD和EXAFS结果表明退火前后Zn0.98Co0.02O的长程有序和短程有序结构几乎没有发生变化,但样品的磁学性质从退火前的铁磁性转变为退火后的順磁性。而XANES的实验和理论计算结果表明,在退火后的样品中O空位几乎完全消失了,这意味着样品中的氧空位在Co掺杂ZnO体系的磁学性质中扮演了一个重要的角色。 2.Cr调控Co:ZnO稀磁半导体中Co原子分布形式的机理研究 我们探讨了共掺杂的Cr原子对Zn0.92Co0.08O样品中Co原子分布的影响。XAFS结果表明在样品Zn0.92Co0.08O中、Co原子以替代位和Co团簇两种形式存在。而在掺杂了Cr原子之后,Co团簇消失,样品中的所有Co原子都是以替代位形式存在。这表明了通过Cr掺杂能有效调控Co原子在ZnO基体中的分布形式。基于XANES和XPS的实验和理论计算结果表明,掺杂的Cr原子是以+3价的Cr离子替代了ZnO中的Zn原子,而第一性原理计算进一步表明,替代位Cr3+离子在ZnO的带隙中引入了一个施主能级。Cr3+引入的施主能级与替代位Co离子之间的电子转移,使得Co离子偏离电中性。因此,Co离子之间的库仑相互排斥作用终止了Co离子在ZnO中的自旋化分解效应,进而阻止了Co团簇的形成,使更多的Co2+离子进入ZnO的晶格形成良好的替代位结构。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O434.13

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【引证文献】
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1 郝耀明;Mn掺杂ZnO纳米结构(空心)微球的合成及性质研究[D];河南大学;2012年
【参考文献】
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1 敖育红,胡少六,龙华,徐业斌,王又青;脉冲激光沉积薄膜技术研究新进展[J];激光技术;2003年05期
2 董会宁,吴晓轩,邬劭轶,郑文琛;ZnO晶体中Mn~(2+)与Fe~(3+)杂质中心的缺陷结构研究[J];物理学报;2002年03期
3 边继明,李效民,张灿云,赵俊亮,于伟东,高向东;氮-铟共掺杂ZnO薄膜的制备及表征[J];液晶与显示;2005年03期
4 钟文杰,贺博,李征,韦世强;USTCXAFS2.0软件包[J];中国科学技术大学学报;2001年03期
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1 王新昌;脉冲激光沉积法制备硅基LiNbO_3薄膜及其性能研究[D];浙江大学;2005年
【共引文献】
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1 王立惠;甘国友;孙加林;严继康;;Cr、Co、Mn磁性对ZnO压敏特性影响的机理研究[J];半导体技术;2009年06期
2 唐宁;沈波;韩奎;;Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结构中二维电子气的自旋性质[J];微纳电子技术;2009年02期
3 王鹏飞;周剑平;巫建功;王永明;;ZnO基稀磁半导体纳米薄膜材料的研究进展[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2009年01期
4 宋立军;闫岩;;过渡金属掺杂ZnO基稀磁半导体的研究进展[J];长春大学学报;2010年08期
5 杨亮亮;魏东炜;李复生;马晋毅;江洪敏;;爆炸物检测SAW传感器膜材料研究进展[J];材料导报;2006年10期
6 王卫;李承祥;盛六四;张国斌;王淑芬;;脉冲激光沉积有机薄膜[J];材料导报;2007年01期
7 许磊;竺培显;李玉阁;;添加锡铋元素对铅钙电极合金性能的影响[J];材料导报;2008年S1期
8 文军;陈长乐;潘峰;吴小丽;张修兴;;掺杂ZnO薄膜的研究现状[J];材料导报;2008年S1期
9 徐明;胡志刚;吴艳南;周海平;徐禄祥;周勋;;过渡金属掺杂ZnO稀磁半导体的发光特性[J];材料导报;2010年19期
10 李毅;王海方;俞晓静;黄毅泽;张虎;张伟;朱慧群;;脉冲激光沉积法制备VO_2热致变色薄膜研究进展[J];材料工程;2009年12期
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1 朱超;官文超;龙华;曹远美;;脉冲激光沉积法制备抗近红外/紫外金属氧化物纳米薄膜[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
2 楼晓波;沈鸿烈;张惠;;Mn掺杂ZnO纳米材料的制备与性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(6)[C];2007年
3 王爱玲;毋志民;;Mn和Mn-Cd掺杂GaN物性的第一性原理研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第三卷)[C];2011年
4 陈栋梁;范江玮;李朝升;朱震刚;韦世强;;Ⅲ-Ⅴ族半导体InSb纳米液滴局域结构的荧光XAFS研究[A];Liquid Physics and Related Problems--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2003年
5 闫文盛;李晨曦;韦世强;吴忠华;牛小娟;陈唯;陆坤权;;高温原位XAFS研究熔态Sb的局域结构[A];Liquid Physics and Related Problems--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2003年
6 王泽松;张瑞;黄志宏;黎明;邹长伟;付德君;;钴锂共注入氧化锌薄膜的铁电铁磁性[A];中国核科学技术进展报告(第二卷)——中国核学会2011年学术年会论文集第6册(核物理分卷、计算物理分卷、粒子加速器分卷)[C];2011年
7 王建强;;同步辐射XAFS技术在无机化学研究中的应用[A];第六届全国物理无机化学会议论文摘要集[C];2012年
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1 孙松;TiO_2基光催化剂的制备、结构及光催化降解VOCs性能与机理研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 贺胜男;真空紫外同步辐射Seya-Namioka单色仪的多层膜光栅研制[D];中国科学技术大学;2010年
3 田生科;超积累东南景天(Sedum alfredii Hance)对重金属(Zn/Cd/Pb)的解毒机制[D];浙江大学;2010年
4 王立惠;ZnO表界面及其相关特性的第一性原理研究[D];昆明理工大学;2009年
5 黄林勇;锌基氧(硫)化锌微纳米结构的合成、表征、光电性质及生长机理研究[D];山东大学;2010年
6 江凤仙;3d过渡金属掺杂In_2O_3稀磁半导体材料的制备与研究[D];太原理工大学;2011年
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9 袁涛;正庚烷、异辛烷热解和预混火焰的实验及动力学模型研究[D];中国科学技术大学;2010年
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2 王慈慈;C、N、F元素掺杂纳米二氧化钛的制备及可见光催化性能研究[D];河北师范大学;2010年
3 董淑英;新型纳米ZnO的制备、表征及其光催化性能研究[D];河南师范大学;2010年
4 万贺;利用X射线衍射研究聚辛基芴薄膜的微结构及其对相应光电性能的影响[D];长春工业大学;2010年
5 白莎莎;利用X射线衍射技术表征聚乙烯薄膜的结晶分布[D];长春工业大学;2010年
6 魏琳;氧化锌纳米阵列的可控生长与性质研究[D];山东大学;2010年
7 马玉英;脉冲激光沉积(PLD)制备β-FeSi_2薄膜及性能研究[D];山东师范大学;2011年
8 马向丽;ZnO薄膜及其光电器件的室温制备及性能研究[D];浙江大学;2011年
9 胡岗;Mo掺杂In_2O_3薄膜的电磁性能研究[D];武汉理工大学;2011年
10 刘雪珍;Co掺杂ZnO稀磁半导体的微观结构、光学及磁学性质[D];大连理工大学;2011年
【同被引文献】
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1 胡永刚;胡作启;陈飞;;Mn掺杂ZnO材料的室温铁磁性研究进展[J];磁性材料及器件;2007年01期
2 常凯,夏建白;稀磁半导体——自旋和电荷的桥梁[J];物理;2004年06期
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1 蒋婧思;氧化锌掺铁稀磁半导体的制备和性质研究[D];北京交通大学;2008年
2 贺冠南;ZnO纳米结构的溶液法合成及生长机理研究[D];厦门大学;2009年
【二级参考文献】
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1 杨子元;三角晶场中~4A_2(3d~3)态离子全组态EPR理论研究[J];化学物理学报;2000年02期
2 刘晶儒,白婷,姚东升,李铁军,王丽戈,袁孝,王晟,叶锡生;脉冲准分子激光淀积薄膜的实验研究[J];强激光与粒子束;2002年05期
3 周明,邵天敏,马洪涛,金元生,李文治;脉冲激光真空弧薄膜制备技术[J];润滑与密封;2002年02期
4 王其武;韦世强;;近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅹ) 第八章 EXAFS和SEXAFS在催化研究中的应用[J];石油化工;1991年07期
5 张新明,曾葆青,余万伦;KZnF_3:Cr~(3+)和KMgF_3:Cr~(3+)四角对称电子顺磁共振参量与晶格缺陷的研究[J];物理学报;1994年04期
6 王俊忠,张永照,张淑艳,杨子元,余万伦;Na_2ZnCl_4·3H_2O:Mn~(2+)电子顺磁共振参量与晶格缺陷研究[J];物理学报;1995年11期
7 陆坤权;扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱[J];物理学进展;1985年01期
8 陈正豪;薄膜物理及其应用讲座第八讲激光分子束外延──一种研制薄膜的先进方法[J];物理;1995年12期
9 郝晓涛,马瑾,马洪磊,杨莺歌,王卿璞,黄树来;薄膜厚度对ZnO∶Al透明导电膜性能的影响[J];液晶与显示;2002年03期
10 李燕,陈希明,熊英,杨保和;溅射法生长高度取向ZnO的实验研究[J];液晶与显示;2004年03期
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1 李博睿;官文杰;;Co掺杂的ZnO基稀磁半导体薄膜的制备[J];大众科技;2010年08期
2 刘学超;陈之战;施尔畏;宋力昕;;ZnO基稀磁半导体磁性机理研究进展[J];无机材料学报;2009年01期
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4 冯博;刘洋;杨景海;;V掺杂ZnO基稀磁半导体的结构及磁性研究[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2010年02期
5 卓世异;刘学超;熊泽;陈之战;杨建华;施尔畏;;非磁性元素掺杂ZnO稀磁半导体研究进展[J];人工晶体学报;2011年04期
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7 王鹏飞;周剑平;巫建功;王永明;;ZnO基稀磁半导体纳米薄膜材料的研究进展[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2009年01期
8 胡永刚;胡作启;陈飞;;Mn掺杂ZnO材料的室温铁磁性研究进展[J];磁性材料及器件;2007年01期
9 刘清华;刘永利;董自卫;张倩;;Co掺杂ZnO稀磁半导体的微观结构与磁学性质[J];河北师范大学学报(自然科学版);2010年03期
10 宋立军;闫岩;;过渡金属掺杂ZnO基稀磁半导体的研究进展[J];长春大学学报;2010年08期
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1 江浩;顾锋;李春忠;;水含量对溶剂热合成ZnO微结构的影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
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4 王齐;周大成;邱建备;;稀土掺杂ZnO材料的发光特性研究进展[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
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7 周小芳;;准单晶ZnO薄膜的制备及其光学特性研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 朱瑞;许宏钧;孙杨慧;张敬民;陈莉;徐军;俞大鹏;;原位观察单根ZnO纳米线同质外延生长[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
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1 记者 马璇;设备造价低可用于常规体检[N];深圳特区报;2010年
2 本报记者 李宏乾;纳米涂料:大力发展 谨慎宣传[N];中国化工报;2002年
3 本报记者 梁红兵;关注超高亮度LED产业化[N];中国电子报;2002年
4 ;显示器与人类健康[N];甘肃经济日报;2001年
5 王骏 袁仁松;乳房照相术[N];医药经济报;2004年
6 魏复盛 刘砚华;环境监测仪器 一个未来大市场[N];中国机电日报;2000年
7 张军民高鹏飞;纳米氧化锌在断奶子猪饲料中的应用[N];中国畜牧兽医报;2008年
8 记者 赵伟 通讯员 郑原驰;2008年度全省科技进步奖揭晓[N];长春日报;2008年
9 郑原驰 记者 李林岩;省科学技术进步奖揭晓[N];吉林日报;2008年
10 韩文;韩国使用高效光催化活性剂制造抗菌陶瓷[N];中国包装报;2009年
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1 刘洋;过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究[D];江苏大学;2011年
2 张晓;ZnO基宽禁带稀磁半导体材料的制备及性能研究[D];南开大学;2010年
3 刘伟景;ZnO稀磁半导体低维结构的制备和性能研究[D];华东师范大学;2010年
4 汤琨;ZnO中的杂质行为与p型掺杂[D];南京大学;2011年
5 隋瑛锐;共掺杂p型ZnO和富氮Zr-N薄膜的制备、性能及表征[D];吉林大学;2010年
6 陈韬;ZnO薄膜的制备及其晶体管性能研究[D];复旦大学;2010年
7 王栋;ZnO基稀磁半导体材料的微结构及性能研究[D];武汉大学;2010年
8 胡懿;氧氩比和氢离子注入对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响[D];武汉大学;2010年
9 李永峰;ZnO薄膜及其光电子器件中的晶格失配与应力问题研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
10 杨通;P型ZnO薄膜的制备及其结构、光学和电学性质的研究[D];吉林大学;2011年
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1 姜清华;ZnO基稀磁半导体的X射线吸收谱学研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 范晓玲;磁控溅射法制备ZnO薄膜及光电导探测器的研制[D];山东理工大学;2010年
3 锁雅芹;Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及光学性质研究[D];兰州大学;2010年
4 谢炜;ZnO与TiO_2的光催化及其光电转换耦合性能的比较[D];武汉理工大学;2010年
5 郭军峰;Cr、Fe掺杂ZnO以及Fe、Cu共掺ZnO稀磁半导体的研究[D];山西师范大学;2010年
6 吕金鹏;Al~(3+)掺杂抗静电改性ZnO颜料制备及其质子辐照效应[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 马金雪;ZnO超长微米线的制备及光学性质的研究[D];大连理工大学;2011年
8 刘雪珍;Co掺杂ZnO稀磁半导体的微观结构、光学及磁学性质[D];大连理工大学;2011年
9 孙开通;ZnO超长微米线制备及其在压电应力传感器方面的应用[D];大连理工大学;2010年
10 刘淑洁;水热法制备六方柱状ZnO微晶的形貌、结构与光催化性能[D];武汉理工大学;2011年
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