水热合成高浓度Co掺杂ZnO晶体的磁性

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本文采用水热法合成高浓度Co掺杂及Co、Sn共掺杂的ZnO晶体。在高纯度的ZnO前驱物中掺入高摩尔比的过渡族金属氧化物或氯化物,6mol/L KOH溶液作为矿化剂,填充度70%,反应温度430℃,合成单掺杂Co的ZnO晶体和Co、Sn共掺杂的ZnO晶体。 用SEM对Co单掺杂和Co、Sn共掺杂的ZnO晶体进行形貌表征,发现制备的掺杂ZnO结晶质量好,为纤锌矿结构,Zn1-xCoxO晶体尺度为50μm左右,呈现极性生长,Zn1-xCoxO∶Sn尺度为30μm左右,极性生长受到抑制。经过XRD分析,CoO和ZnO按摩尔比1∶1制备的掺杂ZnO晶体除了纤锌矿结构的ZnO以外,还有第二相Co3O4存在。而CoO和ZnO按摩尔比0.5∶1制备的晶体显示全部为ZnO。对样品进行EDS测试,Co掺杂量分别达到10at%(Co∶Zn=1∶1),7at%(Co∶Zn=0.5∶1)和12at%(Sn∶Co∶Zn=0.02∶0.5∶1)。采用SQUID进行磁性测量,发现全部样品表现为顺磁性。 利用水热法在在ZnO籽晶片上制备Co、Sn共掺杂的ZnO晶体。ZnO籽晶片生成了一层墨绿色薄膜,XRD分析薄膜结构为纤锌矿结构的ZnO。薄膜中Co元素的掺杂浓度约为8at%,磁性表现为顺磁性。经霍尔测试,薄膜为n型导电类型。
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