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Co离子注入TiO2薄膜的显微结构和磁性研究

丁芃 刘发民 杨新安 李建奇

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Co离子注入TiO2薄膜的显微结构和磁性研究

丁芃, 刘发民, 杨新安, 李建奇

Microstructure and magnetic properties of the cobalt ions implanted TiO2 films

Yang Xin-An, Li Jian-Qi, Ding Peng, Liu Fa-Min
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  • 利用直流磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积了TiO2薄膜,并对其进行了Co离子注入,最后在真空中500 ℃退火50 min,得到系列薄膜样品. 利用剥离-分散方法制备了薄膜的透射电镜样品,并用扫描电镜(SEM)、X射线能量散射谱(EDX)和高分辨透射电镜(HRTEM)对样品做了近似原位观察,研究了薄膜样品中不同Co离子注入深度的成分分布和显微结构. 结果表明,薄膜呈锐钛矿结构,Co元素主要分布在薄膜表层,Co离子的注入使TiO2薄膜的晶粒被部分破坏,并形成CoO,而5
    TiO2 thin films were prepared by direct current magnetron sputtering on glass substrates, then were implanted by cobalt ions, and finally annealed at 500 ℃ for 50 min. Specimens for transmission electron microscopy were prepared by peeling-scattering technology, and were observed in situ by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray (EDX) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The films were identified as anatase structure. The Co ions exist mainly in a thin layer beneath the surface of the films. The implanted Co ions damage the TiO2 crystals and some of them exist as CoO. The annealing treatment could repair the TiO2 grains and make the Co ions diffuse into the TiO2 lattice. The vibrating sample magnetometer (VSM) measurements show that the Co ion implanted TiO2 films are ferromagnetic at room temperature and the annealing treatment in vacuum could enhance the ferromagnetism, which could be explained within the scope of the BMP theory.
    • 基金项目: 北京航空航天大学博士研究生创新基金(批准号:292122)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-05-12
  • 修回日期:  2010-06-21
  • 刊出日期:  2011-03-15

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