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多元金属离子共掺杂对氧化锌晶体磁性的影响

姚金宝  
【摘要】:本文采用水热法对ZnO晶体进行了过渡族金属掺杂。在Zn(OH)2前驱物中加入一定量的金属盐类,在较高的矿化剂条件下,恒温430℃,反应24小时,合成了金属离子共掺杂的ZnO晶体。 Mn掺杂ZnO晶体呈六棱柱状,为完整的ZnO的晶体形貌。采用SQUID进行磁性测量,发现Mn单掺杂和Mn与其他金属离子共掺杂的ZnO晶体具有反铁磁性。利用X光能谱测量了晶体中掺杂金属离子的含量,发现测得的Mn含量随掺杂浓度的增加而增大。 Co、Fe掺杂ZnO晶体呈明显的六棱柱状。前驱物添加Sn,In,Ca等金属氯化物后,ZnO晶体的极性生长速度减慢,合成的晶体大面积显露正负极面,呈六角片状。磁性测量发现,Co掺杂ZnO晶体具有顺磁和微弱的铁磁性。 Fe掺杂及共掺杂Cu、Sn、In的ZnO晶体体系出现奇异的磁性曲线,主要表现弱的铁磁性,共掺杂金属元素Cu对磁性影响较大,使磁性随温度下降趋势减缓。 分别对Co和Fe掺杂的ZnO晶体进行了磁选分离,样品被分为无磁样品,弱磁样品和强磁样品,分离后各样品的颜色和形貌有一定的差异。经过XRD分析,Co掺杂ZnO晶体强磁性样品的磁性来源于Co单质;Fe掺杂ZnO晶体强磁性样品的磁性来源于Fe3O4尖晶石。


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