强磁场下ZnO及其稀磁半导体材料的制备方法与装置

摘要

本发明涉及强磁场下ZnO及其稀磁半导体材料的制备方法及装置，属于(磁性)半导体材料工艺技术领域。本发明方法是采用锌盐、沉淀剂及掺杂金属盐溶液为原料；按照沉淀剂与锌盐的摩尔比为1∶1～12∶1，金属盐与锌盐的摩尔比为0.1∶100～20∶100，高压反应釜的填充度为50～90％，在水热法的基础上施加磁场强度为1～70T(特斯拉)的强磁场，在反应温度为100～400℃条件下，在反应釜中反应0.5～36小时，得到反应生成物，然后将产物在50～400℃下干燥0.5～6小时，即得到ZnO或某种金属离子掺杂的稀磁半导体粉体材料。本发明方法制得的ZnO粉末材料，纯度高、掺杂均匀、微观结构可控，而某些金属离子掺杂制得的ZnO基稀磁半导体粉体材料具有室温铁磁性。

主权项

1、一种强磁场下ZnO及其稀磁半导体材料的制备方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤：a. 配制锌盐溶液，锌盐为任意一种可溶性锌盐，浓度为0.1～10mol/L；再配制沉淀剂溶液，沉淀剂为任意一种可溶性碱性溶液，如氢氧化物溶液、氨水的缓冲溶液等，浓度为0.1～10mol/L；配制掺杂金属盐水溶液，该掺杂金属盐为该掺杂金属的任意一种可溶性盐，如硫酸盐、氯盐、醋酸盐、硝酸盐等，浓度为0.01～10mol/L；b. 取适量上述的锌盐溶液放置于100ml的烧杯中，加入掺杂金属盐水溶液，使掺杂金属离子与锌离子的摩尔比为0.1∶100～20∶100，用磁力搅拌器搅拌数分钟；然后加入沉淀剂溶液，其加入量为沉淀剂与锌离子的摩尔比为0.5∶1～12∶1；再继续搅拌30分钟后，将混合溶液移入高压反应釜中，加入量为反应釜容积的50～90％，高压反应釜为耐高温高压和耐腐蚀的金属材质制成；c. 将上述反应釜移入管式加热炉中，升温的同时启动磁场，施加的磁场强度为1～70T(特斯拉)；升温速率为0.5～10.0℃/分钟，升温至反应温度100～400℃后保温0.5～36小时，然后冷却至室温；取出产物进行抽滤分离，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，最后在50～400℃下干燥0.5～6小时，即得到金属离子掺杂的ZnO稀磁半导体粉体材料。