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随着社会的不断发展,铁氧体材料的应用领域越来越广泛,可以用于光催化材料、吸波材料、太阳能转换材料以及电极材料等。铁氧体材料大多是四方结构的n型半导体或者绝缘体,但CaFe2O4是具有斜方的晶体结构的p型半导体,并且Ca2+和Fe3+都很容易被其他金属离子替代,从而导致CaFe2O4的电磁输运性质发生变化。本论文采用溶胶凝胶法制备了过渡金属元素Zn和Cr掺杂p型半导体CaFe2O4粉末,并对Ca1-xZnxFe2O4和CaCrxFe2-xO4的结构及电磁输运性质进行了研究,主要内容如下:实验采用凝胶溶胶法以柠檬酸为络合物制备了Ca1-xZnx Fe2O4的反应前驱体,然后在空气中1000℃烧结3小时,即可得到粉末样品。X射线衍射结果表明当x=0.05时,已经出现了第二相ZnFe2O4,这说明Zn在CaFe2O4晶格中的掺杂浓度很低。实验采用凝胶溶胶法在不同烧结温度条件下制备了不同掺杂浓度的CaCrxFe2-xO4的粉末。X射线衍射结果表明,当烧结温度低于1000℃时,反应不完全,所生成的产物为CaCrO3和CaFe2O4的混合相。当退火温度达到1000℃时,烧结2小时即可得到纯的CaCrxFe2-xO4粉末。同时,X射线衍射结果表明采用溶胶凝胶法制备的CaCrxFe2-xO4材料,当Cr的掺杂浓度达到70%时,X射线衍射图谱中仍然没有出现杂质峰,说明随着Cr元素含量增加,材料的晶格结构没有改变,晶胞体积随着Cr含量的增加逐渐减小。磁性测量结果表明,未掺杂的CaFe2O4粉末具有反铁磁特性,Neel温度为180 K,随着Cr含量的增加CaCrxFe2-xO4粉末仍然表现出反铁磁特性,Neel温度逐渐减小。荧光光谱测量结果表明,溶胶凝胶法制备的未掺杂的CaFe2O4粉末在750nm左右出现了发光的峰,表明其光学带隙约为1.65 eV。此外,我们还根据实验得到的CaFe2O4的晶格参数采用VASP软件计算了CaFe2O4的电子结构,第一性原理计算结果表明,与非磁性和铁磁性相比CaFe2O4表现为反铁磁性时总能最低最稳定。能带结构表明CaFe2O4价带主要是由Fe的3d和O的2p相互作用而成,带隙为1.63 eV,与荧光光谱测量结果相似。计算得到的Fe3+在CaFe2O4材料中以反铁磁排列时的磁矩为4.26μB/Fe,与已经报道的穆斯堡尔谱测量结果一致。