空位誘發Cu摻雜ZnO納米纖維的室溫鐵磁性

DOI：10.1016/j.apsusc.2019.144905

采用靜電紡絲法制備了含ZnO前驅體的溶液，并在600℃下煅燒制備了ZnO納米纖維，采用兩種方法摻雜ZnO納米纖維：靜電紡絲前在溶膠-凝膠前驅體中加入Cu鹽，然后將Cu原子熱擴散到純ZnO納米纖維中。磁性表征表明，靜電紡絲前在溶膠-凝膠前驅體中加入銅鹽摻雜的ZnO納米纖維具有順磁性，而熱擴散摻雜的ZnO納米纖維在室溫下具有鐵磁性。X射線光電子能譜和光致發光譜表明，室溫下觀察到的鐵磁性是熱擴散法制備的Cu摻雜ZnO納米纖維的固有性質，并不是由任何第二相引起的。采用兩種不同方法制備的Cu摻雜ZnO納米纖維的對比研究表明，Cu摻雜的ZnO納米纖維不存在相偏析現象，但存在較高的氧空位，而Cu摻雜的ZnO納米纖維的室溫鐵磁性與氧空位有關。

圖1.在空氣中于600℃退火后的Cu摻雜的ZnO納米纖維的SEM圖（a）和通過熱擴散法制備的Cu摻雜的ZnO納米纖維的SEM圖（b）。插圖顯示了它們相應的放大圖像。

圖2.Cu摻雜的ZnO納米纖維的X射線衍射圖。

圖3.室溫下記錄的Cu摻雜的ZnO納米纖維的M-H曲線（a），Cu摻雜的ZnO納米纖維（S2）的M-T曲線。

圖4.具有濺射銅層ZnO納米纖維的HRTEM圖像（a），銅擴散后納米纖維的HRTEM圖像（b）。

圖5.摻雜Cu的ZnO納米纖維（S2）的XPS全掃描譜。

圖6. Cu 2p（S2）的高分辨率掃描XPS光譜。

圖7. Zn 2p（S2）的高分辨率掃描XPS光譜。

圖8. O 1s（S2）的高分辨率掃描XPS光譜。

圖9. Cu摻雜的ZnO納米纖維的室溫PL光譜。