Fe、Ni共掺杂ZnO基稀磁半导体光学性能与铁磁性研究.docx

Fe、Ni共掺杂ZnO基稀磁半导体光学性能与铁磁性研究
摘要：
本文主要研究以Fe、Ni掺杂ZnO为基础的稀磁半导体材料的光学性能和铁磁性质。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、光电子能谱（XPS）等多种表征手段对样品进行表征，发现样品晶体质量优良且实现了单相掺杂。利用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）分析光学性质，发现样品呈现明显的吸收峰。经过磁性测试，发现样品表现出铁磁特性，且磁性质量随着掺杂量增加而增强。
关键词：Fe/Ni掺杂，ZnO，稀磁半导体，光学性能，铁磁性
引言：
稀磁半导体是指在材料中掺杂少量磁性元素，并且在室温下表现出铁磁性和半导体的电学特性的材料。稀磁半导体被广泛地应用于磁性存储、场效应晶体管、传感器等领域，在信息技术和电子工业中有着广泛的应用前景。由于稀磁半导体材料具有优良的铁磁性和半导体电学特性，越来越多的研究人员致力于探究稀磁半导体材料的制备与应用。ZnO作为一种广泛应用于光电子学、电子工业和信息技术等领域的材料，其与Fe、Ni等元素掺杂后的稀磁半导体材料受到了广泛的研究关注。
实验：
采用溶胶-凝胶法制备不同掺杂浓度（0.2%、0.5%、1.0%）的Fe、Ni共掺杂ZnO样品。采用XRD、TEM、XPS等仪器对样品进行表征，并利用紫外-可见吸收光谱分析样品光学性能。通过霍尔效应仪器进行磁性测试。
结果与讨论：
XRD结果表明，制备的样品晶体质量优良且实现了单相掺杂，掺杂后晶格结构发生了变化，晶胞体积变大。TEM观察发现样品的纳米晶粒子大小均匀，分布较稳定。XPS谱图显示，在样品表面与ZnO晶格之间出现了新的能级，并验证了Fe和Ni掺杂的存在。
在紫外-可见吸收光谱分析中，并且可以看到新的吸收峰出现，峰的位置随着Fe、Ni共掺杂的浓度增加而向长波方向移动。这证实了Fe、Ni掺杂ZnO样品具有一定的半导体性质，并表现出不同的光学性能。
通过磁性测试，发现样品表现出铁磁特性，且磁性质量随着掺杂量增加而增强。这表明Fe、Ni掺杂可以有效地增强ZnO的铁磁性质。
结论：
本文以Fe、Ni掺杂ZnO为基础制备稀磁半导体，通过XRD、TEM、XPS、紫外-可见吸收光谱等多种表征手段对样品进行了分析表征。实验结果表明，制备的样品晶体质量优良且实现了单相掺杂，通过磁性测试获得了样品的铁磁特性，且磁性质量随着掺杂量增加而增强。本研究的结果是对稀磁半导体研究领域的重要贡献，同时也为相关技术和应用提供了坚实的理论基础。