[發(fā)明專利]一維介孔晶的氧化鋅基銅摻雜稀磁半導(dǎo)體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210135622.6
• 申請(qǐng)日: 2010-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102627314A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴李宗;肖文軍;吳廷華;許一婷;羅偉昂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G9/02
• 分類號(hào): C01G9/02;H01F1/40
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體，尤其是涉及一種一維介孔晶的氧化鋅基銅摻雜稀磁半導(dǎo)體及其制備方法。

背景技術(shù)

稀磁半導(dǎo)體(DMSs)是指由磁性過(guò)渡金屬或稀土金屬元素(例如：Mn、Fe、Co、Ni、Cr及Eu等)部分替代Ⅱ-Ⅵ族、Ⅳ-Ⅵ族、或Ⅲ-Ⅴ族等半導(dǎo)體中的部分元素后所形成的一類新型半導(dǎo)體材料。目前，人們主要研究的是Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族化合物基的DMSs，半導(dǎo)體基一般有GaAs、InAs、GaSb、GaN、GaP、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe等。

作為一種傳統(tǒng)的寬帶隙半導(dǎo)體材料，ZnO以其優(yōu)異的性能在很多領(lǐng)域成為了研究的熱門，尤其是最近以來(lái)，ZnO基DMSs以其在自旋電子學(xué)中巨大的潛在應(yīng)用前景引起了世界上眾多科研工作者的廣泛關(guān)注。DMSs能否在室溫下依舊保持鐵磁性是決定其是否具有實(shí)用性的關(guān)鍵。2000年，Dietl等人（T.Dietl,H.Ohno,F.Matsukura,J.Cibert,D.Ferrand,Zener?Model?Description?of?Ferromagnetism?in?Zinc-Blende?Magnetic?Semiconductors,Science,2000,287(11):1019-1022）利用Zener模型預(yù)言了p型導(dǎo)電的Mn摻雜ZnO在室溫以上顯示鐵磁性，這是ZnO在DMSs領(lǐng)域的一個(gè)重要的里程碑，從此掀起了ZnO基DMSs研究的熱潮。此后，用過(guò)渡金屬V、Ni、Co、Mn、Cr及Fe等對(duì)ZnO進(jìn)行摻雜制備具有室溫鐵磁性的材料已經(jīng)有了一些報(bào)道。ZnO基DMSs納米結(jié)構(gòu)的制備方法主要有分子束外延、脈沖激光沉積、化學(xué)氣相沉積等。但是，這些方法存在設(shè)備昂貴、制備工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，從而限制了ZnO基DMSs及相應(yīng)的自旋電子器件的研發(fā)和應(yīng)用。因此，尋找簡(jiǎn)單有效、價(jià)格低廉制備ZnO基DMSs的方法，不僅有利于促進(jìn)對(duì)ZnO基DMSs的基礎(chǔ)研究，而且有利于ZnO基自旋電子器件的研發(fā)和應(yīng)用。液相法是一種方便、有效的制備ZnO納米材料的方法。并且，液相法具有可低溫下制備、可規(guī)模化生產(chǎn)、可化學(xué)修飾等優(yōu)點(diǎn)，成為人們制備ZnO基DMSs的重要手段。最近，室溫離子液體，作為一種非揮發(fā)性溶劑已經(jīng)成功用于一維ZnO納米材料的制備，室溫離子液體是一種不可燃、強(qiáng)極性、熱穩(wěn)定性高、可設(shè)計(jì)性的綠色溶劑，離子液體的特點(diǎn)為制備各種形貌和晶型的ZnO納米材料提供可能性，并且往離子液體的溶液中加入過(guò)渡金屬的前驅(qū)體很容易達(dá)到摻雜ZnO的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種一維介孔晶的氧化鋅基銅摻雜稀磁半導(dǎo)體及其制備方法。

所述一維介孔晶的氧化鋅基銅摻雜稀磁半導(dǎo)體為過(guò)渡金屬摻雜ZnO基DMSs一維介孔晶納米材料，其分子式為Zn_1-xTM_xO，其中TM為過(guò)渡金屬，x為摻雜成分的百分比，x=0.01～0.10。

所述過(guò)渡金屬可以為Cu等。

所述一維介孔晶的氧化鋅基銅摻雜稀磁半導(dǎo)體的制備方法如下：

1）將鋅鹽溶解在離子液體中，濃度為0.5～4wt%，加熱至溶液透明；

2）往步驟1）制得的溶液中加入過(guò)渡金屬鹽至全部溶解，得混合溶液；

3）將步驟2）制得的混合溶液加熱回流，自然冷卻至室溫，將所得到沉淀依次用水和乙醇洗滌，得到的粉末干燥，即得具有室溫鐵磁性的一維介孔晶的ZnO基稀磁半導(dǎo)體。

在步驟1）中，所述鋅鹽可為Zn(CH₃COO)₂·2H₂O，Zn(NO₃)₂·4H₂O或ZnCl₂等；所述離子液體可為N(C₄H₉)₄OH·30H₂O，N(C₃H₇)₄OH·30H₂O或N(C₂H₅)₄OH·30H₂O等；所述加熱的溫度可為20～40℃。

在步驟2）中，所述過(guò)渡金屬鹽與鋅鹽的摩爾比可為1∶（99～9）；所述過(guò)渡金屬鹽可為Cu等的金屬鹽，過(guò)渡金屬鹽的陰離子與鋅鹽的陰離子可一致。