磁性半导体是一种兼具半导体处理信息能力及磁性材料存储信息功能的材料,有望应用于新一代电子器件。Ti02作为一种比较重要的磁性半导体,具有许多优异的性能。在以往的研究报道中,人们主要集中于晶态Ti02的研究,对于非晶态Ti02的研究相对较少,至今Ti02非晶程度的调控、缺陷的控制及磁性的起源仍尚未清楚。本文采用脉冲激光沉积(pulsed laser deposition,PLD)的方法,在Si衬底上生长TiO2薄膜。通过改变厚度及后续热处理温度调控了薄膜的结晶性,研究了薄膜的磁性及磁性来源,并对其结构、成分、元素价态、能级结构、禁带宽度及电阻率进行表征。主要研究工作内容如下:1.通过PLD法在Si衬底上生长Ti02薄膜,通过调节厚度改变Ti02薄膜与衬底之间的失配率控制其晶化程度,研究了薄膜的结晶性、晶体结构、元素价态及磁性,发现薄膜的晶化程度、Ti3+和氧空位浓度对薄膜的磁性有重要的作用。随着沉积时间的增大,薄膜晶化程度逐渐提高,其Ti3+和氧空位浓度逐渐下降,薄膜的饱和磁化强度随之降低。2.在不同温度下对室温制备的TiO2薄膜进行热处理,得到具有不同结晶度的含有高浓度氧空位及Ti3+的TiO2薄膜。发现随着热处理温度的上升,薄膜的结晶度逐渐提高,且从非晶态逐渐向锐钛矿相的转变。其中在不同样品非晶区域,发现随着沉积时间的增加非晶区域的Ti/O比值逐渐减小,即氧空位浓度逐渐下降。在同一样品中非晶区域Ti/O比值明显高于晶化区域,表明非晶Ti02区域存在较高浓度的氧空位,即薄膜中的氧空位主要源于其非晶区域。其次通过对薄膜能级结构的表征,发现其存在对应束缚激子、氧空位及色心的能级,且由于缺陷浓度过高薄膜中存在浓度猝灭效应。另外随着热处理温度的提高,薄膜的饱和磁化强度先上升后下降,其磁性变化规律可能与Ti3+浓度有关。