稀土-IV-VI族稀磁半导体材料的合成与La-Cu-Sn合金相图研究

论文摘要

稀磁半导体是利用磁性离子替代化合物半导体中的部分非磁性阳离子而形成的新型半导体材料。该类半导体中的载流子和局域磁矩之间存在有强烈的自旋-自旋交换相互作用，改变了能带结构和载流子的行为，从而带来了一些特殊的物理性质，如显著的磁光效应、磁输运性质和巨法拉第效应等等。稀磁半导体在磁性物理学和半导体物理学之间架起了一道桥梁，因此无论从理论还是从应用上来说都具有非常重要的意义，成为近年来国内外研究的热点。本论文探索研究了稀土-Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体材料的合成工艺，并采用平衡合金法测定了La-Cu-Sn三元合金相图473K等温截面。主要内容如下：1、稀土-Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体材料的合成工艺综合采用粉末冶金和高温熔化两种方法合成了系列Gd-Sn-Te体系合金，并利用X射线衍射仪、金相显微镜和差热分析仪分析了试样的相组成和相变。结果表明，两种方法制备的试样成分和组织均匀，元素Gd可以比较均匀的固溶到合金体系中，达到了所需的平衡态，满足相图和相结构研究的要求。2、La-Cu-Sn三元合金相图473K等温截面综合利用X射线衍射分析、差热分析、光学显微分析和电子显微分析等方法，测定了La-Cu-Sn三元合金相图473K等温截面。该等温截面由20个单相区、43个两相区、24个三相区组成。证实了该体系473K下已报道的11个二元化合物和5个三元化合物的存在，它们分别是：La5Sn3，La5Sn4，LaSn，La3Sn5，LaSn3，Cu3Sn，Cu6Sn5，CuLa，Cu2La，Cu5La，Cu6La；CuLaSn，Cu2LaSn2，CuLa2Sn4，Cu5LaSn，Cu9LaSn4。证实了4个二元化合物La11Sn10，La2Sn3，Cu4La，Cu13La的不存在，同时发现了一个新的三元化合物CuLa3Sn4。测定出Cu在Cu2LaSn2和CuLa3Sn4的固溶度分别约为7 at．％和6．6 at．％。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 上篇 稀土-Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体材料的合成工艺
• 第一章 前言
• 1.1 稀磁半导体材料的概述
• 1.2 DMS的特点及分类
• 1.2.1 Ⅱ-Ⅵ族稀磁半导体
• 1.2.2 Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体
• 1.2.3 Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体
• 1.3 DMS的物理性质
• 1.3.1 磁学性质
• 1.3.2 光学性质
• 1.3.3 输运性质
• 1.4 应用现状与前景展望
• 1.4.1 改变组分获得所需的光谱效应
• 1.4.2 sp-d交换作用的应用
• 1.4.3 深入研究自旋电子学,推动DMS的实用化
• 1.4.4 室温DMS的研究
• 1.5 结束语
• 第二章 稀土-Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体材料的合成工艺
• 2.1 引言
• 2.1.1 粉末冶金
• 2.1.2 高温熔化法
• 2.2 实验材料与方法
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 X射线衍射分析
• 2.3.2 DTA数据分析
• 2.3.3 金相显微分析
• 2.4 结论
• 参考文献
• 下篇 La-Cu-Sn三元合金相图473K等温截面
• 第一章 前言
• 1.1 相图和相图应用
• 1.2 相图的测定
• 1.3 试样的制备
• 1.3.1 配料和熔炼
• 1.3.2 合金试样的均匀化处理
• 1.3.3 淬冷技术
• 1.4 物相分析技术
• 1.4.1 X射线衍射法
• 1.4.2 差热分析法（DTA）
• 1.4.3 金相分析法
• 1.4.4 电子显微分析
• 1.5 相界的测定
• 1.5.1 相消失法
• 1.5.2 点阵常数法
• 1.6 关于PDF卡片
• 1.7 X射线粉末衍射谱的指标化
• 1.7.1 比值法
• 1.7.2 分析法
• 1.7.3 图解法
• 1.7.4 计算机尝试法
• 1.7.5 其他方法
• 1.8 指标化结果正确性判据
• 1.8.1 品质因数
• N或F₂₀判据'>1.8.2 F_N或F₂₀判据
• 1.9 晶体点阵常数的精确测定
• 1.9.1 内标法
• 1.9.2 图形外推法
• 1.9.3 最小二乘法
• 第二章 La-Cu-Sn三元合金相图473K等温截面
• 2.1 引言
• 2.2 历史资料
• 2.2.1 Cu-La二元系
• 2.2.2 Cu-Sn二元系
• 2.2.3 La-Sn二元系
• 2.2.4 La-Cu-Sn三元化合物
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 配料以及所用设备
• 2.3.2 实验过程
• 2.4 实验结果和讨论
• 2.4.1 Cu-La二元系分析
• 2.4.2 Cu-Sn二元系分析
• 2.4.3 La-Sn二元系分析
• 2.4.4 La-Cu-Sn三元化合物分析
• 2.4.5 La-Cu-Sn三元合金系473K等温截面
• 2.5 小结
• 参考文献
• 附录 部分三相区的XRD图谱
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况