稀磁半导体中由于微量的磁性原子的引入,改变了原有半导体的微观机制,因此稀磁半导体在磁学、电学、光学等方面具有极其独特的性质。制备室温磁性的半导体一直是人们关注的焦点。本文利用化学溶液方法合成了均匀的过渡金属ZnCoO稀磁半导体纳米材料前驱体,分别在空气和氢气气氛中400度退火,发现氢气气氛退火后的样品具有室温铁磁性,而空气中退火的样品则没有。通过高分辨电镜和表面能谱分析等手段,没有发现金属钴的存在。氢处理后由于氢原子介入,使结合能增加。由于氢原子与钴原子间的相互作用使ZnCoO稀磁半导体纳米材料具有室温铁磁性。由于纳米晶的尺寸效应,零场冷和带场冷磁化曲线随温度变化是不可逆的,表明氢处理后样品具有超顺磁性。

ZFC and FC magnetization curves of (a)ZnCoO and (b) ZnCoO:H nanocrystals from 5 to 300 K. Insets are the magnetic hysteresis loops of ZnCoO and ZnCoO:H at 300 K.