氧化物稀磁半导体因具有优良的磁、磁光、磁电性质以及可见光区域的高透射率而备受关注。据理论预测,P型稀磁半导体中的高空穴浓度对磁交换作用十分有利。然而,大多数氧化物半导体的P型掺杂难以获得,使P型氧化物稀磁半导体的研究受到了极大的限制。本论文以ABO2结构的Cu Cr O2 P型半导体为基质,借助Mg掺杂可获得高空穴浓度的特点,对其B位进行Mg/3d过渡金属的共掺杂,实现了磁性能的改善。主要采用X射线衍射、X射线光电子能谱、穆斯堡尔谱、扫描电子显微镜、综合物性测量系统与荧光光谱仪等,对样品的相结构、离子价态、表面形貌、磁学及光学性质进行了研究。1、利用固相反应与球磨相结合的方法,在Cu Cr O2的B位引入Mg、Fe离子,制备出Cu(Cr0.96-x Mg0.04Fex)O2-δ(x=0~9 at%)系列纳米粉体。固定Mg含量,研究Fe含量对样品微结构与物性的影响。结果表明:(1)所有样品都具有铜铁矿单相结构,Fe离子以3+的价态取代B位的Cr3+。由于Fe3+半径大于Cr3+,晶胞体积随着Fe含量的增加呈近似线性增长。晶格膨胀有利于间隙氧原子的插入,因此间隙氧含量随着Fe含量的增加而逐渐增大。相应地,源自间隙氧原子的空穴浓度也得到了提高。(2)Mg/Fe共掺杂使Fe3+–Cr3+离子对间产生了以空穴为媒介的铁磁超交换相互作用,从而获得了铁磁性。与文献报道的只掺杂3d过渡金属的Cu Cr O2基样品相比,Mg/Fe共掺杂使饱和磁化强度和居里温度均得到明显的提高,这与Mg掺杂使Cu Cr O2的p型导电性增强有关。饱和磁化强度主要受三个因素的影响:B位离子对数目、B位离子间距及空穴浓度。(3)Mg/Fe共掺杂带来了大量的间隙氧原子缺陷,对应的缺陷能级跃迁使样品在近红外波段出现了荧光发光峰。2、利用固相反应法,在Cu Cr O2的B位引入Mg、Mn离子,制备出Cu(Cr0.96-x Mg0.04Mnx)O2-δ(x=0~15 at%)系列陶瓷。固定Mg含量,研究Mn含量对样品微结构与物性的影响。结果表明:(1)所有样品都具有铜铁矿单相结构,Mn离子以3+/4+的混合价态取代B位的Cr3+。当Mn含量从5 at%增大到15 at%时,Mn3+/Mn4+相对比例逐渐减小,离子尺寸效应使晶胞体积随之减小。晶格收缩不利于间隙氧原子的插入,导致间隙氧含量逐渐减小,但始终高于未掺Mg的Cu Cr O2。相应地,空穴浓度也随着Mn含量的增加而降低。(2)Mg/Mn共掺杂使Mn3+–Mn4+、Mn3+–Cr3+离子对间均产生了以空穴为媒介的铁磁双交换相互作用,从而使样品逐渐由顺磁性转变为铁磁性。与文献报道的只掺杂Mn的Cu Cr O2基陶瓷相比,Mg/Mn共掺杂使饱和磁化强度和居里温度分别提高了6.5倍和50%。(3)Mg/Mn共掺杂引起的缺陷能级跃迁使样品在近红外波段出现了荧光发光峰。改变激发波长还可观察到红色发光峰,是来自3d94s1–3d10带内跃迁的带边发射。3、利用脉冲激光沉积法,在蓝宝石衬底上制备了Cu(Cr0.96-x Mg0.04Mnx)O2-δ(x=0~15 at%)系列薄膜。以x=9 at%为例,薄膜具有铜铁矿单相结构,且沿c轴方向准外延生长,Mn离子以Mn3+和Mn4+的形式共存;Mn3+–Mn4+、Mn3+–Cr3+离子对间以空穴为媒介的双交换机制产生了铁磁性;薄膜具有较高的可见光透射率,与化学方法制备的Mn掺杂Cu Cr O2薄膜相比提高了15%;采用543 nm的激发波长可观察到橙色和近红外荧光发光峰。