题目：射频磁控溅射制备锰掺杂二氧化钛薄膜的结构及物性研究

稀磁半导体(Diluted Magnetic Semiconductors, DMS)，由于其在运算、存储电子器件及自旋电子器件等方面的具有广阔的应用前景，已引起全世界科技工作者的广泛关注和深入的研究。而稀磁氧化物半导体(Diluted Magnetic Semiconductors Oxides, DMSO)，例如过渡族金属掺杂TiO2、ZnO及SnO2 等，由于在室温及高于室温具有铁磁性、介电常数高、抗氧化、耐腐蚀、自清洁，以及薄膜对可见光具有很高的透光率及物理化学特性稳定等优点，近年来成为凝聚态物理、材料物理及磁电子学等学科的研究热点。这一研究将促进基础理论、材料制备技术及光电子器件等领域的向前发展。本文采用射频磁控共溅射法制备出Mn掺杂TiO2半导体的纳米薄膜样品Ti1-xMnxO2 ( 0.10 ≤ x ≤ 0.23 )，利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、振动样品磁强计(VSM)、激光拉曼散射光谱和紫外-可见分光光度计等手段系统地研究了薄膜样品的微观结构、化学状态、磁学及光学性质。实验测试结果表明：(1)XRD结果表明Mn掺入TiO2，在500oC生长条件下，Ti1-xMnxO2薄膜容易形成金红石结构。X射线光电子能谱和透射电子显微镜的测量结果进一步肯定了锰离子已经有效的掺入到金红石相TiO2晶格中，且薄膜中晶粒随着Mn含量的增加而变大；扫描电镜研究表明随着Mn含量的增加，样品表面变得粗糙并有突出的Mn-TiO2颗粒出现；高分辨透射电镜研究表明，在Mn含量为x=0.21的样品中，没有发现除金红石相TiO2结构以外的结构，表明Mn原子替代了金红石相TiO2结构部分Ti原子，而没有形成其它的杂相；(2)VSM结果表明当Mn含量为x=0.21时，样品具有室温铁磁性，样品的矫顽力为167.5Oe，饱和磁化强度为16.0emu/cm3，饱和磁场为3740Oe。样品的室温铁磁性来源于锰离子替代了TiO2晶格中的部分Ti原子，从而形成了新结构，其铁磁性根源可由平均场RKKY/Zener模型来解释。而当Mn含量达到x=0.23时样品由于Mn的过量，晶格结构发生微小畸变而使样品表现出一定的反铁磁性。光学性质研究表明Mn的掺入对薄膜样品的光学带隙有明显的影响。