过渡金属掺杂的SnO2单晶纳米线的制备和磁性研究

过渡金属掺杂的氧化物半导体是重要的自旋电子学材料，是实现在一种物质中同时利用电子的电荷和自旋进行信息的处理和存储这一应用的理想材料之一，因而在新型的逻辑器件、传感器、自旋晶体管等方面有很好的应用前景。纳米线作为一种低维纳米材料在构建电子器件方面具有巨大的优势。本项目拟采用化学气相沉积方法制备过渡金属掺杂的SnO2单晶纳米线，探索最佳制备工艺条件，获得具有室温铁磁性的单晶纳米线；利用X射线衍射、电镜、超导量子干涉磁强计、紫外-可见光谱仪等研究纳米线的微结构、磁性和光学性质；用核探针技术- - 核磁共振和穆斯堡尔效应研究纳米线中掺杂金属核位的超精细相互作用；研究制备工艺－微结构－宏观性能间的关系，探索稀释磁性半导体材料中铁磁性的起源，为制备有实用价值的具有优异磁、光性质的自旋电子学材料提供实验依据。

稀释磁性半导体是一类重要的自旋电子学材料，是实现在一种物质中同时利用电子的电荷和自旋进行信息的处理和存储这一应用的理想材料之一，被认为是下一代用来制造微电子或纳电子器件的主要材料。纳米线作为一种低维纳米材料在构建电子器件方面具有巨大的优势。因此，获得高质量的具有室温铁磁性的掺杂SnO2单晶纳米线，并解释其室温铁磁性的来源对器件的开发和应用非常重要。本项目采用化学气相沉积方法制备了具有室温铁磁性的Co、Fe、Mn掺杂的SnO2单晶纳米线，获得了最佳制备工艺条件；利用X射线衍射、透射电镜、X射线光电子谱、超导量子干涉磁强计、拉曼光谱等研究了纳米线的微结构、磁性和光学性质；结合光刻技术在单根纳米线上制备电极，测量了单根纳米线的电学输运性质，获得了载流子种类和浓度的信息；用核磁共振效应研究了纳米线中Co的共振峰；结合微结构和电性测量结果，用束缚磁极化子模型解释了掺杂SnO2纳米线的室温铁磁性的起源。获得了制备工艺－微结构－宏观性能间的关系，为制备有实用价值的具有优异磁、光性质的自旋电子学材料提供实验依据。项目执行期间共发表论文4篇，其中SCI论文3篇，国内一般期刊1篇。目前仍有2篇标注基金资助论文在审稿中。在基金的支持下共培养硕士研究生4名，在读硕士研究生1名。