论文部分内容阅读
稀磁氧化物材料因其具有优异的性能在新型光电磁信息材料、微电子器件特别是自旋电子学器件、化学和生物等领域具有广阔的应用前景,是当前国际上新材料发展的一个重要方向和研究的前沿热点。本博士论文主要针对目前对稀磁氧化物室温铁磁性起源的争议以及如何对其室温铁磁性的调控的重大科学问题,以反铁磁材料(CoO、Co3O4)和不同晶相的A1203纳米颗粒为研究对象,从研究其室温铁磁性的起源出发,研究了真空热处理、颗粒尺寸、不同晶相结构等对其室温铁磁性的影响,探索了稀磁氧化物的室温铁磁性的调控和起源,得到了规律性的结果,并对其机理进行了分析,得到主要结果如下:1、制备了单晶反铁磁CoO纳米颗粒,研究了真空热处理对其结构和磁性的影响。结果表明,真空热处理能诱导出CoO纳米微球的室温铁磁性,CoO纳米微球的室温铁磁性来源于样品表面的氧缺陷,通过改变反应物的浓度控制纳米微球的大小,从而可以对铁磁性进行调控。2、采用水热法加后期热处理的工艺在抛光的A1片上制备出多孔的C0304层状纳米阵列,如多孔的纳米片,纳米片-纳米线,纳米片-纳米线-纳米片。并且可以通过控制水热反应的时间来控制Co304的形貌。同时通过真空热处理,研究了样品的室温铁磁性。并还将该方法推广,在抛光的Al片上制备了层状的NiO结构,如纳米片,纳米片-微米玫瑰花状的花,或是纳米片-微米球。3、分别在空气和Ar与O2混合气体中,将八面体结构的CoO热处理不同时间,制备了CoO/Co3O4核壳结构,研究了这两种气氛对CoO/Co3O4核壳结构的铁磁性的影响。结果表明,在空气中制备的核壳结构表现出顺磁性,而在Ar和O:混合气体中制备的核壳结构具有室温铁磁性,并且饱和磁化强度随着热处理时间的增加先增大后减小。说明CoO/Co3O4核壳结构的室温铁磁性来源于氧缺陷,同时在这种核壳结构中还观察到了交换偏置现象。4、采用溶胶—凝胶法制备了非晶和结晶的Al2O3纳米颗粒,研究了不同晶体结构对其铁磁性的影响。结果发现:非晶的Al2O3纳米颗粒的铁磁性最强,随着结晶性逐渐变好,铁磁逐渐减弱。通过控制煅烧温度和后期真空热处理来实现对铁磁性强弱的调控。利用以氧缺陷为媒介的F色心机制对其铁磁性进行了解释。