溶劑熱制備鉻摻雜硫化鋅和硫化納米結構和磁性能*

張珠峰 任銀拴

1) (重慶郵電大學移通學院, 重慶 401520)

2) (黔南民族師范學院物理與電子學院, 都勻 558000)

以乙醇胺和乙二胺為混合溶劑, 通過簡單溶劑熱法, 用S, ZnO和CdO為源, 成功制備了不同量Cr摻雜ZnS和CdS半導體納米結構.X-射線衍射測試表明, 納米結構ZnS和CdS具有纖鋅礦結構.掃描電子顯微鏡給出了不同鉻含量的ZnS和CdS的形貌.用電子能量散射譜觀察到產物的成分為Cr, Zn, Cd和S.振動樣品磁強計測量表明, Cr摻雜的ZnS在室溫下表現出鐵磁性, 而未摻雜的ZnS在室溫下表現出抗磁性.摻雜的ZnS納米片(Cr原子百分比為4.31%和7.25%)飽和磁化Ms分別為2.314 × 10–3和5.683 × 10–3 emu/g (1 emu/g= 10–3A·m2/g), 矯頑力Hc為54.721, 和88.441 未摻雜CdS的鐵磁性很弱, 而Cr摻雜CdS的鐵磁性較強.CdS納米片(Cr原子百分比分別為0, 1.84%和2.12%)的飽和磁化Ms分別為0.854 × 10–3,2.351 × 10–3和7.525 × 10–3 emu/g, 矯頑力Hc 為74.631, 114.372和64.349 Oe.實驗 結果表 明, 在室溫下,Cr摻雜ZnS具有鐵磁性, 這與第一性原理計算的Cr摻雜ZnS的鐵磁性結果一致.Cr摻雜CdS的鐵磁性起源與CdS晶格中Cr的摻雜有關.

1 引 言

半導體納米晶體, 特別是ZnS/CdS核/殼納米晶, 已廣泛應用于照明和顯示領域、激光、太陽能濃度、光催化、光電探測器、光學信息存儲和生物成像[1?3].對ZnS/CdS納米異質結構和電子性質進行研究, 可用于控制光的偏振, 熱穩定性, 光催化活性[4].由于ZnS和CdS半導體的量子效應, 導致其具有新穎的光學和電子特性, 從而受到廣泛的關注[5].這些半導體在發光二極管、光電器件、光催化、太陽能電池、電荷存儲器、激光器、發光納米復合材料和醫療診斷試劑等領域具有潛在的應用價值[6], 人們采用反膠束體系合成不同的納米結構……