锰铜共掺杂ZnO稀磁半导体材料的制备方法与装置

摘要

本发明涉及脉冲磁场下锰铜共掺杂ZnO稀磁半导体材料的制备方法与装置，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，沉淀剂及共掺杂金属盐溶液为原材料；按照沉淀剂与锌盐的摩尔比为4:1~6:1，共掺杂金属盐与锌盐的摩尔比为1:100~5:100，高压反应釜的填充度为50~80%，在水热法的基础上施加强度为1~80T（特斯拉）的脉冲磁场，在反应温度为120~400℃条件下，在反应釜中反应2~24小时，得到反应生成物，然后将产物在80~85℃下干燥10~12小时，即可得到锰铜共掺杂ZnO稀磁半导体粉体材料。本发明方法制得的锰铜共掺杂ZnO稀磁半导体粉末材料，纯度高、掺杂均匀、微观结构可控，某些工艺参数条件下制备的锰铜共掺杂ZnO稀磁半导体材料具有室温铁磁性。

主权项

一种脉冲磁场作用下水热法制备锰铜共掺杂ZnO稀磁半导体材料的方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤：a．用去离子水将锌盐（氯化锌、硝酸锌或醋酸锌可溶性锌盐）配制成0.95~1.05mol/L的锌离子溶液；配制碱性沉淀剂（氢氧化钠、氢氧化钾或氨水）溶液，浓度为1~2mol/L；配制共掺杂用锰（氯化锰、硝酸锰或醋酸锰可溶性锰盐）离子溶液，及铜（氯化铜、硝酸铜或硫酸铜可溶性铜盐）离子溶液，浓度均为0.02~0.05mol/L；其中沉淀剂与锌的摩尔比为4：1~6：1；b．取一定量的锌离子溶液、沉淀剂溶液、锰离子溶液、铜离子溶液于烧杯中，共掺杂金属离子和锌离子的摩尔比为1:100~5:100，用磁力搅拌器搅拌一段时间；将前躯体溶液移入反应釜中，填充度保持在50~80%，将反应釜密封；c．将反应釜移入加热系统中，在开始升温的同时启动脉冲磁场，磁场强度为1~80T（特斯拉）；升温速率为2~10℃/分钟，升温至反应温度120~400℃后保温2~24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数次，最后在真空干燥箱中80~85℃干燥10~12小时，即可得到锰铜共掺杂ZnO稀磁半导体粉体材料。