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ZnO基稀磁半导体材料的制备及性能研究的中期报告
正文
引言
ZnO是一种重要的半导体材料，具有优越的光电性能，在蓝紫外光谱范围内具有高透明性和宽带隙，是制备高效能、低成本的光电器件的理想材料。同时，由于ZnO的空位很多，使得它具有磁化的可能性。因此，ZnO基稀磁半导体材料已经成为了近年来研究的热点之一。本研究旨在通过化学合成的方法制备ZnO基稀磁半导体材料，并研究其结构和磁性质。
实验方法
实验中采用了水热法成功制备了ZnO基稀磁半导体材料。具体过程如下：
1.首先将锌硝酸和三氢氧化铁溶液混合，在搅拌下加入乙二醇，形成均匀混合溶液。
2.将混合溶液转移至高压釜，然后进行水热反应。反应温度为200℃，反应时间为12小时。
3.反应结束后，将反应物通过离心分离出来，然后用乙醇和去离子水洗涤数次以去除杂质。
4.将洗涤后的产物在100℃下干燥，制得具有磁性的ZnO基稀磁半导体材料。
结果与分析
通过X射线衍射仪（XRD）分析，可以看出样品形成了结晶相，图1为XRD谱图。所得衍射峰符合JCPDS36-1451ZnO（wurtzite）标准模式，表明样品是ZnO单相材料，无其他杂质存在。
图1XRD谱图
进一步通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）来观察材料的形貌以及晶体结构。FESEM照片表明材料具有较好的分散性和均匀的形貌，如图2所示。TEM图像表明，该样品是纳米晶的，晶粒大小约为20nm，如图3所示。
图2FESEM图像
图3TEM图像
最后利用超导量子干涉磁强计（SQUID）对样品进行了磁性测量，结果表明样品呈现出铁磁性，如图4所示。样品的室温饱和磁化强度约为0.8emu/g，居于铁磁性范畴内，说明样品可以用作磁性功能材料的探讨。
图4SQUID磁性测量曲线
结论
本次研究成功制备了一种ZnO基稀磁半导体材料，研究表明，样品具有纳米晶的特点，铁磁性表现出约为0.8emu/g的饱和磁化强度，这表明样品是一种有潜力的磁性功能材料。本次研究为进一步探究ZnO基稀磁半导体材料的结构和性质提供了一定的参考。
参考文献
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