退火处理对Mn掺杂TiO2粉末样品结构及磁性的影响

曹殿钧

吉林医药学院物理教研室

退火处理对Mn掺杂TiO2粉末样品结构及磁性的影响

曹殿钧

吉林医药学院物理教研室

利用溶胶-凝胶法制备了Ti0.97Mn0.03O2胶体，在空气中退火处理，利用X射线衍射（XRD）测量了样品的结构特性，电子能谱仪（XPS）测量了样品的元素价态，并且利用振动样品磁强计（VSM）测量了样品的磁特性。研究显示900℃退火处理的样品表现出铁磁性，饱和磁化强度为0.027emu/g。研究表明样品既表现出磁滞区域又表现出顺磁性，可能是因为Mn以Mn4+和Mn3+替代了Ti4+，其中Mn4+替代Ti4+产生铁磁性，Mn3+替代Ti4+产生顺磁性。

溶胶-凝胶法；TiO2；Mn掺杂

所谓稀磁半导体(Diluted Magnetic Semiconductor，DMS)，是指磁性过渡金属或稀土金属离子部分取代化合物半导体的阳离子，从而形成三元或四元的化合物。这样的化合物之所以称为稀磁半导体，是因为过渡金属或稀土金属的引入量相对于普通磁性材料而言含量少，从而改变了原有半导体的微观机制，因此使稀磁半导体在磁学、电学、光学等方面具有极其独特的性质。

大批研究工作者通过研究发现，退火温度对TiO2基稀磁半导体的磁性有很大影响，并且退火氛围的不同对其也有很大的影响。刘力峰等[1]研究发现氢化处理后，Til-xCoxO2的室温磁性能由顺磁变为铁磁。葛世慧等[2]通过在真空气氛下对样品进行热处理获得较好室温铁磁性。本文作者考察了在空气氛围下，不同退火温度对Mn掺杂TiO2粉末样品结构、形貌和磁性的影响。

1 实验

1.1 主要试剂和仪器

试剂: 前驱物分别为钛酸四正丁酯和硝酸锰（50%），溶剂选用无水乙醇，螯合剂选用冰乙酸，PH值的调节选用硝酸。……