为了研究稀磁半导体Zn0.95-xBe0.05MnxSe (x分别为0.05,0.10,0.15,0.20)随温度变化的光学特性, 采用电场调制反射光谱、表面光电压光谱及光激发荧光光谱等测量技术, 进行了理论分析与实验验证, 取得了一系列数据。结果表明, 除x=0.1的样品外, 其它样品的能隙会随Mn掺杂摩尔分数的增加而增大, 这是由价带和导电中的电子和Mn中的d层电子彼此交换的相互作用产生的微小位移所致;温度升高时跃迁信号会向低能量方向移动, 则是晶格-声子散射效应增加所致。

利用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上室温沉积了一系列不同Mn掺杂的ZnO∶Mn薄膜。结合Raman光谱, XRD谱和SEM分析了ZnO∶Mn薄膜的结构特性。 Raman拟合结果显示, 在Mn摩尔分数从0增加到5.6%的过程中, ZnO∶Mn薄膜始终保持着六角纤锌矿结构; 随着Mn掺杂浓度的增大, 437 cm-1和527 cm-1位置上的Raman散射峰出现红移现象, 说明Mn掺杂量的增加导致晶格更加无序, 缺陷增多; 当Mn摩尔分数达到15.8%时, 647 cm-1处的Raman散射峰出现, 暗示了MnO的产生, 同时薄膜结晶质量变差。这一结论也得到了XRD和SEM结果的支持。

利用水热法制备了Zn1-xFexO（x=0, 0.01, 0.05, 0.10和0.20）纳米稀磁半导体材料。 由X射线衍射图谱的结果表明, 制备的Zn1-xFexO样品为纤锌矿结构, 没有金属铁等第二相出现; 高分辨透射电子显微镜的结果表明, 形貌为分散性良好的纳米颗粒, 晶格清晰; 拉曼光谱结果表明（E2High）峰位向高频移动, 半高宽宽化, 峰强减弱; 光致发光光谱结果表明, 随着Fe离子的掺入, 紫外峰向低能移动, 光致发光光谱发生了猝灭现象; UV-Vis光谱可看出, 光学带隙减小, 发生了红移现象。 这些结果表明Fe3+成功替代Zn2+进入到ZnO晶格。

利用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积了一系列ZnO∶Mn薄膜, 结合Raman光谱、XRD衍射谱和SEM分析了工作气压对ZnO∶Mn薄膜结构特性的影响。 Raman拟合光谱显示, 在工作气压从1 Pa增加至4 Pa的过程中, ZnO∶Mn薄膜始终保持着六角纤锌矿结构。 但是, 随着气压的降低, 对应于E2(High)振动模式的Raman散射峰以及与Mn掺杂相关的特征峰左移, 说明在低工作气压时, ZnO∶Mn薄膜内晶格缺陷更多, 晶格更加无序。这一结论也得到了XRD和SEM结果的证实。

对离子注入法制备的u-, n-和p-GaN∶Er三种类型的薄膜样品进行了Raman光谱分析。 Er+注入GaN样品后新出现了293, 362和670 cm-1等波数的Raman峰, 其中293 cm-1处的Raman峰被指认为无序激活的Raman散射(DARS), 362 cm-1和670 cm-1处的Raman峰可能与离子注入后形成的GaN晶格缺陷有关。 上述GaN∶Er样品在800℃退火前后的E2(high)特征峰均向高频方向移动, 表明薄膜晶格中均存在着压应力。 采用洛伦兹拟合分析了Raman光谱中组成A1(LO)模式峰的未耦合LO模与等离子体激元耦合模LPP+在不同样品中的出现情况, 定性指出了GaN∶Er系列样品中载流子浓度的变化规律。

利用磁控溅射法，采用亚分子分层掺杂技术交替溅射Co靶和ZnO靶，在Si衬底上制备了不同氢氩流量比的H∶ZCO薄膜样品，研究了氢氩流量比对薄膜结构特性和磁学性能的影响。所制备的薄膜样品具有c轴择优取向。由于H对表面和界面处悬挂键的钝化作用，随H2流量比的增加，薄膜的择优取向变差。磁性测量结果显示，薄膜样品的铁磁性随着氢氩流量比的增大而增强。XPS结果表明，随着H含量的增大，金属态Co团簇的相对含量逐渐增加，而氧化态Co离子的相对含量逐渐减小。H∶ZCO样品中的铁磁性可能来源于Co金属团簇，H的掺入促使ZnO中的Co离子还原成Co金属团簇，从而增强了薄膜样品的室温铁磁性。

采用电感耦合等离子体增强物理气相沉积法制备了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜，超导量子干涉磁强计测试结果表明，薄膜具有室温的铁磁性。采用激光共聚焦拉曼(Raman)光谱研究了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的表面特性，以两种处理方式对薄膜进行了Raman光谱测试：共聚焦模式从薄膜表面开始至不同深度处进行测试；对薄膜样品进行预处理加工，采用面扫描模式在薄膜平面对(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的斜面进行测试。分析了Raman光谱A1(LO)峰的中心位置和强度变化，结果表明，界面处晶格应力和缺陷明显增强。这些晶格畸变和点缺陷的存在会对体系的铁磁性有促进作用。

以钛酸丁酯、六水硝酸钴等为原料, 采用溶胶凝胶法合成Ti1-xCoxO2干凝胶前驱体, 将前驱体在500℃空气氛围下进行退火处理, 得到一系列Ti1-xCoxO2纳米颗粒样品。采用差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)和振动样品磁场计(VSM)对样品的结构和磁性进行研究。结果表明, 经500℃退火温度处理后, 样品为锐钛矿结构。当Co离子含量超过5%时, 样品开始析出杂相CoTiO3。Co掺杂量对样品的磁性也有影响, 当x≤0.050时, 样品在中心区域均出现明显的磁滞现象, 并且样品的磁性随着Co掺杂量的增多而增强。当x>0.050, 样品的磁性变成顺磁性。

采用溶胶-凝胶工艺制备了磁性Fe掺杂TiO2基稀磁半导体的纳米颗粒, 在空气氛围中以不同温度对样品进行退火处理。通过差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)分析了纳米颗粒的结构和相变温度。研究发现: 退火温度450℃和500℃时样品为锐钛矿结构, 在600℃时既有锐钛矿相, 又有金红石相, 当退火温度为700℃时, 样品转变成金红石结构。使用振动样品磁场计(VSM)测试样品磁性能, 当退火温度为450℃、500℃、700℃时, 我们得到了具有室温铁磁性的Ti0.95Fe0.05O2纳米颗粒。

采用溶胶凝胶法制备了稀磁半导体Ti1-xFexO2(x=0～0.050) 的纳米颗粒, 在氩气氛围中以500℃对样品进行退火处理,并通过差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)分析了纳米颗粒的结构和相变温度。使用振动样品磁场计(VSM)测试了样品的磁性能。研究发现: 经500℃氩气氛围下退火处理后, 样品均为锐钛矿结构, 并且随掺杂量增加晶粒尺寸减小。VSM测试结果表明, 样品在中心区域均出现明显的磁滞现象。