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Co，Cu掺杂ZnO稀磁半导体粉末的结构及磁性研究
摘要
本文采用了共沉淀法制备了Co，Cu掺杂ZnO稀磁半导体粉末，并对其进行了结构和磁性的研究。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对样品的结构和形貌进行了表征，发现Co，Cu掺杂后，导致晶体结构的略微变化，但没有影响到ZnO的结构稳定性。通过磁性测试发现，掺杂后的样品呈现出明显的磁性行为，其中Cu掺杂的样品表现出了最好的磁性性能。
关键词：Co，Cu掺杂；ZnO稀磁半导体；结构和形貌表征；磁性测试
引言
随着人类对磁性材料的研究不断深入，许多具备磁性的半导体材料被相继发现。其中，实现稀磁半导体材料的掺杂成为一个重要的研究方向。在这方面，对ZnO稀磁半导体材料的研究也在逐渐加深。ZnO是一种重要的半导体材料，其具有良好的光电性能和化学稳定性，因此可以应用于太阳能电池、紫外线探测器等领域。同时，ZnO也被证实是一种可能显示出铁磁/反铁磁性的材料，因此对其进行掺杂成为实现其稀磁半导体性质的关键。
因此，本文采用了共沉淀法制备了Co，Cu掺杂的ZnO稀磁半导体材料，并对其进行了结构和磁性的研究。希望通过这一工作为ZnO稀磁半导体的掺杂研究提供有价值的参考。
实验
样品制备
本文采用共沉淀法制备ZnO粉末和Co，Cu掺杂ZnO稀磁半导体粉末。制备过程如下：先将所需的化学品Zn(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O和Cu(NO3)2·6H2O分别溶解在去离子水中，然后将三个溶液混合起来。将混合液放到磁片上并加热至80℃，并在不断搅拌的情况下滴加氨水（NH4OH）溶液。在不断滴加的过程中，pH值会逐渐升高，直至达到10左右。然后将混合溶液继续加热到沸腾状态，保持数小时，直到溶液中的水分蒸发完毕。最后将得到的沉淀物取出，并在氧气流中下热处理。
样品表征
使用X射线衍射（XRD）来确定样品的结构信息。通过扫描电子显微镜（SEM）来确定样品表面的形貌信息。磁性测试是在常温条件下进行的，磁化曲线使用超导量子干涉磁强计（SQUID）测量。
结果和分析
XRD和SEM测量结果
通过XRD图谱可以看出，ZnO的掺杂使得晶体结构略有变化，但是ZnO的结构仍然稳定。其中，Co掺杂的样品和Cu掺杂的样品表现出明显的磁性行为。通过SEM观察，样品表面无显著的颗粒聚集情况。
磁性测试结果
通过磁性测试可以看出，掺杂后的样品呈现出了明显的磁性行为，其中Cu掺杂的样品表现出了最好的磁性性能。向Cu掺杂的样品中施加外场时，样品表现出弱铁磁性，且具有明显的随温度变化的磁滞行为。而在Co掺杂的样品中，则表现出反铁磁性行为。
结论
本文采用共沉淀法制备了Co，Cu掺杂的ZnO稀磁半导体粉末，并对其进行了结构和磁性的研究。通过XRD和SEM分析，发现Co，Cu掺杂后，导致晶体结构的略微变化，但没有影响到ZnO的结构稳定性。通过磁性测试发现，掺杂后的样品呈现出明显的磁性行为，其中Cu掺杂的样品表现出了最好的磁性性能。本研究结果为ZnO稀磁半导体的掺杂研究提供了有价值的参考。