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脉冲磁场下水热法制备Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体

朱明原 刘聪 薄伟强 舒佳武 胡业旻 金红明 王世伟 李瑛

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脉冲磁场下水热法制备Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体

朱明原, 刘聪, 薄伟强, 舒佳武, 胡业旻, 金红明, 王世伟, 李瑛

Synthesis of Cr-doped ZnO diluted magnetic semiconductor by hydrothermal method under pulsed magnetic field

Zhu Ming-Yuan, Liu Cong, Bo Wei-Qiang, Shu Jia-Wu, Hu Ye-Min, Jin Hong-Ming, Wang Shi-Wei, Li Ying
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  • 本文以ZnCl2, CrCl3. 6H2O和氨水缓冲溶液为原料, 在4T脉冲磁场下水热法制备了Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体, 通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察及采用振动样品磁强计进行磁性分析等, 探讨了脉冲磁场对其微观结构及磁性能的影响. 结果表明: Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体仍保持ZnO的六方纤锌矿结构, 脉冲磁场具有促进晶粒生长及取向排列的作用, 4T脉冲磁场条件下合成的Cr掺杂ZnO稀磁半导体具有良好的室温铁磁性, 其饱和磁化强度(Ms)为0.068 emu/g, 而无脉冲磁场情况下制备的样品室温下呈顺磁性, 并且, 脉冲磁场下制备将稀磁半导体的居里温度提高了16 K.
    In this study, zinc chloride, chromic chloride, ammonium hydroxide and ammonium chloride are used as the source materials to prepare the crystalline Cr-doped ZnO diluted magnetic semiconductor by the hydrothermal method under a 4-T pulsed magnetic field. The structures and the morphologies of the samples are characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscope. The magnetic analysis of the specimens is performed by vibrating sample magnetometer. The effects of pulsed magnetic field on the microstructure and the magnetic properties of the Cr-doped ZnO are discussed. The result indicates that all the samples still have hexagonal wurtzite structures. The pulsed magnetic field is conducive to promote the crystal growth orientation. The sample fabricated under pulsed magnetic field exhibits good room temperature ferromagnetism. The saturation magnetization is 0.068 emu/g. However, the sample synthesized without magnetic field shows paramagnetism at room temperature. The Curie temperature (Tc) of the Cr-doped ZnO is increased by 16 K through the pulsed magnetic field processing.
    • 基金项目: 上海市科委项目(批准号: 09dz1203602), 上海市教委科研创新项目(批准号: 09YZ27), 上海市重点学科建设项目(批准号: S30107)和教育部创新团队发展计划资助项目(批准号: IRT0739)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Shanghai Science and Technology Commission (Grant No. 09dz1203602), the Shanghai Education Commissions (Grant No. 09YZ27), the Shanghai Leading Academic Discipline Project (Grant No. S30107), the Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University (Grant No. IRT0739).
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-06-04
  • 修回日期:  2012-04-05
  • 刊出日期:  2012-04-05

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