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固相反应法制备的CoxZn1-xO磁性能的研究

王锋 王月燕 黄伟伟 张小婷 李珊瑜

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固相反应法制备的CoxZn1-xO磁性能的研究

王锋, 王月燕, 黄伟伟, 张小婷, 李珊瑜

Magnetic properties of CoxZn1-xO by solid-state reaction

Wang Feng, Wang Yue-Yan, Huang Wei-Wei, Zhang Xiao-Ting, Li Shan-Yu
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  • 采用固相反应烧结法制备了Co掺杂ZnO的粉末和压片样品. XRD衍射表明样品中Co2+离子取代Zn2+离子进入了ZnO晶格中. 在室温下样品均表现为顺磁性, 利用密度泛函理论(DFT+U)方法计算得到的Co2Zn14O16体系反铁磁基态更稳定, 并通过Co, O原子电子迁移变化, 表明了CoZnO体系中磁性机理更倾向于Co2+O2-Co2+成键的间接交换作用模型. 改进了安德森模型中的直接交换积分Jpd公式. 提出两个可能的途径来实现具有本征铁磁性氧化物半导体.
    Co doped ZnO powders and tablets are synthesized by the solid-state reaction. The X-ray diffraction experimental results indicate that Zn2+ ions are substituted by Co2+ ions. All samples are paramagnetic at room temperature. Using density functional theory (DFT+U) method, the calculated results indicate that the antiferromagnetic ground state of Co2Zn14O16 system is more stable. By calculating the electronic transfers of Co and O atoms, it is indicated that the mechanism of the magnetism tends to the indirect exchange model of Co2+O2-Co2+ bonding in CoZnO system. The direct exchange formula Jpd of Anderson model is modified. Two possible ways to achieve the intrinsic ferromagnetic oxide semiconductor are putted forward.
    • 基金项目: 福建省自然科学基金(批准号: 2010J01305), 泉州市科技项目计划(批准号: 2009G8)和福建省高校服务海西建设重点项目(批准号: A100)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Natural Science Foundation of Fujian Province, China (Grant No. 2010J01305), the Science and Technology Program of Quanzhou, China (Grant No. 2009G8), and the University Service West Coast of Fujian Province, China (Grant No. A100).
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-08
  • 修回日期:  2011-12-30
  • 刊出日期:  2012-08-05

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