高能球磨法制備納米ZnO摻Fe稀磁半導體材料

魏白光，劉 力，呂秋月

(1.吉林化工學院教務處，吉林 吉林132022;2.北華大學 物理學院，吉林 吉林132013;3.吉林毓文中學，吉林 吉林132012)

對于ZnO材料，通常情況為抗磁性的［1］，但當對其微量摻雜過渡金屬陽離子后，盡管ZnO的晶格沒有變，其半導體基本性能也沒有變，但磁性發生了巨大變化.有些摻雜會使其變為鐵磁態，如Fe－、Co－、Ni－、Mn－的摻雜，(Mn，Co)、(Co，Ni)、(Mn，Ni)的共摻［1］，都會使其呈現鐵磁態;有些摻雜會使其成為自旋玻璃態，如(Fe，Ni)共摻;有些摻雜使其成為順磁態，如Sn摻雜［3］.對于磁性改變的機制，目前許多科學家正在不斷探索之中.有些研究者認為，可由雙交換和超交換理論解釋共摻雜的磁性變化機理［2］，有些學者認為磁性的改變并非來自所摻入的磁性粒子［4］，另一些則認為由于磁性離子局域磁矩與能帶電子自旋存在交換作用，因此可通過改變磁性雜質濃度控制光電、磁光、光吸收、輸運特性［5］.

從鐵摻雜的氧化鋅體系來說，于此相關的學術研究和報道還不是很多.早前 S.W.YOON［8］研究小組在低溫得到Fe摻雜ZnO顯示出了反鐵磁性而不是鐵磁性，但是后來 G.Y.Ahn［6-9］研究小組用固態反應法和溶膠一凝膠法都制備出了摻鐵的ZnO半導體具有室溫鐵磁性.最新的報道表明利用激光沉積法制備Fe摻雜ZnO，在室溫有鐵磁性能，磁疇的排列是鐵磁性排列.雖然得到的樣品具有室溫鐵磁性，可磁性的來源并不明確，在樣品中，不是Fe離子取代Zn離子占據晶格位置，而是在晶格中形成了鐵氧體導致了室溫鐵磁性［9］.不同的制備方法導致摻Fe的ZnO磁性……