金属-ZnO基稀磁半导体纳米环异质结构的合成及磁性研究

稀磁半导体（DMSs）,能同时利用电子的电荷特性和自旋特性，即兼具半导体和磁性材料的双重特性,它将在信息处理、存储、传输等领域大显身手上。这种材料的研制成功将给材料领域带来革命性的进展。.本课题旨在设计液相合成金属-ZnO基DMSs（如ZnO:M, M = Mn、Co、Ni、Fe、RE等）纳米环异质结构。通过对时间、温度、溶剂、表面活性剂种类和反应物浓度的调控，研究反应条件对纳米环异质结构形成的影响，筛选出最佳的稳定材料室温铁磁性的合成方案。探索液相合成ZnO基DMS纳米环异质结构的规律。研究金属的种类、用量、纳米环中过渡元素掺杂量的变化等条件对异质结构材料光、电、磁性能的影响，探索结构与性能之间的内在联系。通过对不同反应条件下产物磁、光、电性能研究，探索ZnO基DMSs纳米环异质结构的磁性来源。.本项目研究将为稀磁半导体纳米器件制备技术的发展积累数据并提供理论依据。

通过煅烧前驱体ZnOHF合成了结构稳定的窄带隙黄色ZnO微米环。通过对反应时间、煅烧温度、反应物浓度的调控，找到最佳合成条件。研究表明黄色ZnO微米环中含有大量的氧缺陷，并且氧缺陷的浓度随在空气中煅烧温度的升高而减少。氧缺陷导致黄色ZnO带隙变窄，并增强其可将光响应。在可见光照射下，黄色ZnO对亚甲基蓝（MB）有较好的光催化降解效果。. 在国家基金的支持下，合成了一系列如ZnO：Cd纳米线， Bi2O3-Bi2WO6 p-n异质结，WO3-Bi2WO6异质结等污水处理用光催化剂。ZnO：Cd纳米线由于离子掺杂，在禁带形成杂质能级，从而使ZnO带隙变窄，催化活性增强。在Bi2O3/Bi2WO6 p-n异质结内部形成内电场，加速了光生电子-空穴的分离与传递速率，进而提高光催化活性。或WO3和Bi2WO6之间形成II型 异质结，有利于光生载流子的分离与传递，从而增强光催化活性。