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寻找一种材料既具有半导体性质,又具有铁磁性质是一项长期而艰巨的任务,因为这两种材料的晶格结构和化学键性质有很大的差别.铁磁半导体是一种理想的材料,它既是半导体,又有较高的居里温度.实验上寻找高居里温度的二氧化钛基铁磁半导体的研究,也有了一些进展. 在这篇论文中,为了寻找一种兼具铁磁性和半导体性质的铁磁性稀磁半导体材料,我们利用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛及掺杂铁的二氧化钛粉末样品,其中掺杂铁的浓度分别为0.01,0.02,0.03,0.04,0.05.通过X射线衍射仪,扩展X射线吸收精细结构谱和振动样品磁强计,分别对二氧化钛及掺铁二氧化钛粉末样品的结构和磁学性质进行了分析和讨论. 利用X射线衍射仪对样品进行了结构分析,并利用Cohen法和Scherrer公式计算了样品的晶格常数和粒径.从X射线衍射图谱中,观察到在500℃煅烧温度下出现纯锐钛矿相二氧化钛.在800℃煅烧温度,出现纯金红石相二氧化钛.锐钛矿相到金红石相的相转变温度为500～800℃煅烧温度.随着掺杂铁浓度的增加二氧化钛的衍射峰出现宽化现象,粒径有减小的趋势,掺杂后的二氧化钛的晶粒的尺寸由13.4 nm减小到8.7 nm.这可能是由于铁离子的掺杂延缓了二氧化钛的生长速度.除掺杂3％铁的二氧化钛的晶格常数大于二氧化钛的晶格常数以外,其它样品的晶格常数都小于二氧化钛的晶格常数. 为了知道掺杂铁原子周围原子的分布,分别对掺杂浓度为1%,3%,5%的样品进行了Fe K-edge的EXAFS测量.结果显示掺杂铁1%和3%样品的EXAFS振荡谱线和径向分布函数非常相似,说明这两种样品中铁原子周围原子的种类和分布是基本上相同的.拟合结果显示三种样品中都没有氧缺位,掺杂铁1%和3%的样品周围原子都是氧原子,没有铁原子,说明铁原子完全取代了钛原子位置,但是掺杂铁5%样品中部分铁原子之间形成了Fe–Fe结合. 我们选择掺杂浓度为1%,3%,5%的样品，利用振动样品磁强计测量后分析了它们的磁学特性.测量结果显示,样品都呈现室温顺磁性,且顺磁性磁化率分别为4.75×10-7 Oeemu/gOe,2.62×10-6 Oeemu/gOe和4.64×10-6 Oeemu/gOe，它们的比例为1:5.5:9.8.这些顺磁性表明，在样品中铁原子之间没有交换作用或者其作用非常小.对掺杂铁5%的样品磁化率倒数随温度的变化表明,在100K以下的低温领域,磁化率随温度的变化符合居里定律X=c/T.对浓度5%的样品进行的真空热处理并没有改变样品的顺磁性,反而降低了样品的顺磁性磁化率.