溶剂热制备铬掺杂硫化锌和硫化纳米结构和磁性能

摘要

以乙醇胺和乙二胺为混合溶剂,通过简单溶剂热法,用S,ZnO和CdO为源,成功制备了不同量Cr掺杂ZnS和CdS半导体纳米结构.X-射线衍射测试表明,纳米结构ZnS和CdS具有纤锌矿结构.扫描电子显微镜给出了不同铬含量的ZnS和CdS的形貌.用电子能量散射谱观察到产物的成分为Cr,Zn,Cd和S.振动样品磁强计测量表明,Cr掺杂的ZnS在室温下表现出铁磁性,而未掺杂的ZnS在室温下表现出抗磁性.掺杂的ZnS纳米片(Cr原子百分比为4.31％和7.25％)饱和磁化Ms分别为2.314×10-3和5.683×10-3 emu/g(1 emu/g=10-3 A·m2/g),矫顽力Hc为54.721,和88.441 Oe(1 Oe=103/4πA/m).未掺杂CdS的铁磁性很弱,而Cr掺杂CdS的铁磁性较强.CdS纳米片(Cr原子百分比分别为0,1.84％和2.12％)的饱和磁化Ms分别为0.854×10-3,2.351×10-3和7.525×10-3 emu/g,矫顽力Hc为74.631,114.372和64.349 Oe.实验结果表明,在室温下,Cr掺杂ZnS具有铁磁性,这与第一性原理计算的Cr掺杂ZnS的铁磁性结果一致.Cr掺杂CdS的铁磁性起源与CdS晶格中Cr的掺杂有关.