项目名称: Mn、F共掺杂ZrO2/HfO2磁性及其氧空位控制研究

项目编号: No.51502235

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 高玲

作者单位: 西安工业大学

项目金额: 21万元

中文摘要: Mn掺杂ZrO2和Mn掺杂HfO2被认为是具有潜在应用前景的多功能材料,特别是室温铁磁性Mn掺杂ZrO2薄膜的发现,为ZrO2基稀磁半导体的发展及应用提供了新的机遇。目前实用化Mn掺杂ZrO2/HfO2磁性半导体的研究尚处于初级阶段,相关磁性来源等基础问题尚未明确。本项目在选择固相反应和溶胶凝胶-水热法制备Mn、F共掺杂ZrO2/HfO2材料基础上,通过优化工艺,建立掺杂配比、相组成、Mn元素价态、缺陷浓度等因素与磁性转变之间的对应关系,阐述不同热处理条件对磁性的影响,并通过研究F-的引入对Mn掺杂ZrO2/HfO2体系中缺陷的影响,探讨F-对氧空位的调控作用,从而揭示Mn、F共掺杂ZrO2/HfO2结构转变及磁性机制。本项目研究为制备Mn掺杂ZrO2/HfO2室温铁磁性材料的开发和应用奠定理论和实验基础。

中文关键词: Mn;F共掺杂ZrO2/HfO2;磁性;氧空位

英文摘要: Within all the doped ZrO2/HfO2 ceramic systems, Mn-doped ZrO2/HfO2 have the simplist structures and special physical properties, such as optical,electrical, magnetic, thermotic, mechanical and chemical properties. Since the report of the ferromagnetic property of Mn doped ZrO2 thin film by Hong et al in 2012, transition metal ions doped ZrO2/HfO2 based dilute magnetic semiconductors show great potentials and offered more opportunities for practical applications. However, the study of Mn doped ZrO2/HfO2 is still under the beginning level,and some basal problems (such as phase transiton and magnetic transformation mechanics) are still unknown. In our study, solid state reaction and sol gel-hydre thermal methods will be adopted to fabricate Mn and F codoped ZrO2/HfO2. With the optimization process ,the relationship among element stoichiometric proportion, phase composition, valence state, defect concentration, phase transion and magnetic transforamtion will be systematically discussed. The relationship between heat treatment and magnetic will be expounded. And fluornion ions will be introduced in the Mn doped ZrO2/HfO2 crystal lattice to study the effect on the defect concentration. And finally, base on the front studies, the oxygen vacancy control ablity and magnetic transformation progress will be profounded represented. The study of this project will not only obtain specific magnetic property and valence controllable Mn doped ZrO2/HfO2 ceramics for practical applications, but also built the theoretical and experimental basis for the further developments and applications.

英文关键词: Mn and F co-doped ZrO2;ferromagnetism;oxygen vacancy

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