SiC和BN纳米材料及其铁磁性研究

论文摘要

稀磁半导体材料同时利用电子的电荷属性和自旋属性,具有优异的半导体和磁学性能,在未来自旋电子器件中有广泛的应用前景。因此,开发更多优异的具有室温或高温铁磁性的新型稀磁半导体材料,并研究其磁性起源成为当代磁学领域的重要研究内容之一。本论文以稀磁半导体材料在低维下表现出的高温铁磁机制为目的,以探索产生高温铁磁性的微观磁矩起源为关键展开研究。一方面,在零维SiC纳米颗粒和二维BN纳米片体系中分别发现了高温铁磁性,并对其结构、形貌、光学和磁特性进行了系统研究。另一方面,通过调控材料表面缺陷并结合第一性原理计算,揭示了稀磁半导体材料在低维尺度下具有稳定高温铁磁性的机理,为实现其在自旋电子学器件中的应用提供了理论依据和实验基础。论文的主要研究内容及所获得的主要研究结果如下:1.采用高能球磨法成功制备出纯相零维SiC纳米颗粒,并对其结构、形貌、光学和磁学特性进行了系统研究。室温铁磁性测试结果表明,高能球磨法实现了SiC材料从抗磁性向铁磁性的转变,其饱和磁化强度(MS)随球磨时间的增加从0.0006 emu/g增加至0.0032 emu/g。高温磁性测试表明,SiC纳米颗粒具有高温铁磁性,并且在800 K时,仍存在磁滞现象(Ms:0.0015 emu/g)。X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、电子自旋共振谱(ESR)和光致发光谱(PL)测试结果表明,SiC纳米颗粒表现出的高温铁磁性与材料表面缺陷相关。2.采用高能球磨法成功制备出二维BN纳米片。室温铁磁性测试表明,BN纳米片表现出明显的室温铁磁性,MS随球磨时间的增加从0.015 emu/g增加至0.032 emu/g。此外,通过高温磁性测试表明,BN纳米片的居里温度高于900 K。根据XPS、Raman、ESR图谱的分析结果,并结合第一性原理计算,表明BN纳米片的高温铁磁性与表面N缺陷相关。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴燕燕

导师: 杨贵进

关键词: 稀磁半导体,高能球磨法,表面缺陷,铁磁性

来源: 西北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,材料科学

单位: 西北师范大学

基金: 国家自然科学基金(51562035),甘肃省自然科学基金(18JR3RA086),西北师范大学创新项目,国家奖学金

分类号: TB383.1;O482.523

总页数: 52

文件大小: 3741K

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标签：稀磁半导体论文;  高能球磨法论文;  表面缺陷论文;  铁磁性论文;