不同退火環境對氧化鋅摻鈷奈米線的鐵磁影響

Abstract

本實驗利用不同尺寸的金顆粒作為催化劑，控制所成長的氧化鋅奈米線直徑，再經過離子佈植在奈米線中摻雜鈷離子，而製造出稀磁半導體Zn1-xCoxO (x≦0.11)奈米線。離子佈植過程中，奈米線會產生結構缺陷，影響稀磁半導體奈米線之磁性。本論文利用量子超導干涉儀測量奈米線磁性，探討經過氬氣、真空以及氧氣等不同環境下退火處理後，奈米線的結構差異所導致鐵磁性質變化。 佈植過後的奈米線顯現出不明顯的磁滯曲線，而經氬氣退火後，部分奈米線的疊差缺陷修復後，磁滯曲線會更明顯，可推測疊差等晶格缺陷會降低鐵磁性質。將佈植後的奈米線在真空環境下退火，鐵磁性質明顯增強，磁滯曲線比氬氣退火後的樣品更明顯許多，我們推論真空退火所製造氧空缺會增強鐵磁性，為進一步確認其鐵磁性機制，我們將真空退火後之奈米線，再經過氧氣退火，發現鐵磁性質減弱的現象。由此實驗，我們可以確定結構缺陷與氧空缺都是影響Zn1-xCoxO奈米線鐵磁性質的重要因素。除此之外，我們比較參雜鈷離子濃度相同，而直徑不同的奈米線之退火與磁性反應，發現直徑較細的奈米線，退火後呈現出較強的鐵磁性質。