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Fe离子注入ZnO生成超顺磁纳米颗粒

潘峰 丁斌峰 法涛 成枫锋 周生强 姚淑德

Fe离子注入ZnO生成超顺磁纳米颗粒

潘峰, 丁斌峰, 法涛, 成枫锋, 周生强, 姚淑德
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  • 过渡族元素掺杂ZnO生成稀磁半导体, 成为近期国际材料科学研究的热点. 在本文中, 研究Fe离子注入ZnO单晶的结构和磁性变化, 目标是建立磁性和结构的对应关系, 澄清铁磁性的来源. 采用卢瑟福背散射/沟道技术 (RBS/Channelling)、同步辐射X射线衍射 (SR-XRD)和超导量子干涉仪 (SQUID), 研究注入温度和退火对样品的晶格损伤、结构及磁性的影响. 研究表明: 样品注入区损伤随注入温度升高而降低; 低温253 K注入样品中, SR-XRD未检测到新相, Fe离子分布于Zn位, ZnO (0002) 峰右侧肩峰可能属于Zn1-xFexO, 5 K下测试样品不具有铁磁性; 623 K注入和823 K真空退火 (253 K注入) 样品中形成和相金属Fe, 5 K下样品具有明显的剩磁和矫顽力, 零场冷却和场冷却 (ZFC/FC) 曲线和300 K下的磁滞回线显示纳米Fe颗粒具有超顺磁性. Fe离子注入ZnO的磁性源于第二相-Fe和-Fe.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB832904)和国家自然科学基金(批准号: 10875007,11005005)资助的课题.
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    Sun Y, Salamon M B, Garnier K, Averback R S 2003 Phys. Rev. Lett. 91 167206

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-03-21
  • 修回日期:  2011-05-03
  • 刊出日期:  2011-05-05

Fe离子注入ZnO生成超顺磁纳米颗粒

  • 1. 北京大学核物理与核技术国家重点实验室,北京 100871;
  • 2. 陕西理工学院物理系,汉中 723001;
  • 3. 廊坊师范学院物理与电子信息学院, 廊坊 065000
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB832904)和国家自然科学基金(批准号: 10875007,11005005)资助的课题.

摘要: 过渡族元素掺杂ZnO生成稀磁半导体, 成为近期国际材料科学研究的热点. 在本文中, 研究Fe离子注入ZnO单晶的结构和磁性变化, 目标是建立磁性和结构的对应关系, 澄清铁磁性的来源. 采用卢瑟福背散射/沟道技术 (RBS/Channelling)、同步辐射X射线衍射 (SR-XRD)和超导量子干涉仪 (SQUID), 研究注入温度和退火对样品的晶格损伤、结构及磁性的影响. 研究表明: 样品注入区损伤随注入温度升高而降低; 低温253 K注入样品中, SR-XRD未检测到新相, Fe离子分布于Zn位, ZnO (0002) 峰右侧肩峰可能属于Zn1-xFexO, 5 K下测试样品不具有铁磁性; 623 K注入和823 K真空退火 (253 K注入) 样品中形成和相金属Fe, 5 K下样品具有明显的剩磁和矫顽力, 零场冷却和场冷却 (ZFC/FC) 曲线和300 K下的磁滞回线显示纳米Fe颗粒具有超顺磁性. Fe离子注入ZnO的磁性源于第二相-Fe和-Fe.

English Abstract

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