近几年来,具有居里温度Tc高于室温的宽禁带隙氧化物和氮化物稀磁半导体材料的出现,激起了研究者们的极大兴趣,也成为了半导体自旋电子学、材料物理和凝聚态物理等诸多领域的热点课题。该类新型磁性材料在磁光和自旋电子器件中具有巨大的潜在应用前景。因而,在未来的几年,这些材料仍将是吸引各研究小组们研究的重点课题。本论文所做的有关过度金属离子掺杂TiO₂的研究工作,正是在这种环境下应运而生的。本文用sol-gel法制备了过渡金属离子掺杂TiO₂的纳米颗粒。借助相关分析仪器,对样品的结构和磁性行为进行了比较详细的分析。在此基础上,对样品磁性的起因进行了初步的探讨。主要研究工作包括:1.在大量工艺探索的基础上,用sol-gel法分别成功地制备了均匀性好的V掺TiO₂和Ni掺杂TiO₂的纳米颗粒。借助于XRD衍射分析仪、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析了在不同掺杂浓度和不同烧结温度下,Ti_1-xV_xO₂体系（x=0～0.16）和Ti_1-xNi_xO₂体系（x=0.01～0.08）的结构特性的变化和颗粒尺寸的大小。对于Ti_1-xV_xO₂体系,掺入量x≦0.1时,样品是纯的TiO₂相结构;x=0.16时,发现了第二相V₂O₅的存在。颗粒尺寸在20～50nm左右。对于Ti_1-xNi_xO₂体系,在掺杂浓度范围内均没有发现有第二相的存在。颗粒尺寸在20nm左右。2.借助于物性测试系统（PPMS）研究了Ti_1-xV_xO₂体系（x=0～0.16）样品随掺杂浓度的增加磁化强度M与所加磁场H的关系;研究了Ti_0.96V_0.04O₂在不同烧结温度下的M-H关系以及磁化强度M和温度T之间的关系;发现随着掺杂浓度的增加,样品的饱和磁化强度也相应的增大;样品内部存在铁磁和反铁磁作用的竞争;比较研究了不同烧结气氛下处理的Ti_0.92V_0.08O₂样品的磁化行为。在氩气氛下高温烧结更有利于样品铁磁有序的形成。3.借助于物性测试系统（PPMS）研究了Ti_1-xNi_xO₂体系（x=0.01～0.08）样品随掺杂浓度的增加磁化强度M与所加磁场H的关系;研究了Ti_0.99Ni_0.01O₂在不同烧结温度下的M-H关系以及磁化强度M和温度T之间的关系;比较研究了不同烧结气氛下处理的Ti_0.99Ni_0.01O₂样品的磁化行为。发现随着掺杂浓度的增加,样品的铁磁有序行为逐渐减弱。在空气中低温烧结更有利于样品内部铁磁有序的形成。4.在结构分析和磁性测量的基础上,并结合样品的制备工艺,我们对过渡金属离子掺杂的TiO₂纳米颗粒样品中的磁行为进行了讨论。由于X-ray没有检测到第二相的存在,我们认为观察到的磁性是一种本征性质的体现,而不是源于第二相的引入而引起的。文献上对稀磁半导体中的磁性起因有各种各样的解释,目前尚未达成共识。本文基于束缚磁极化子理论对所制备样品的磁行为进行了讨论。我们认为,掺入到样品中的磁性离子与周围的氧空位形成束缚磁极化子,近邻束缚磁极化子之间会发生铁磁耦合。样品中的磁有序行为是由于样品中的束缚磁极化子之间发生了铁磁耦合的结果。而当随着烧结温度的变化,或者是掺杂浓度的变化,样品的磁有序行为得到了增强或者减弱,则是束缚磁极化子之间的铁磁耦合和磁性离子间形成的反铁磁耦合对两者作用的竞争,或者是束缚磁极化子间相距太远而无法发生铁磁耦合作用而导致的结果。