近几年,稀磁半导体,因表现出独特的磁有序现象备受人们关注,这一方面是因为对它所表现出的独特磁性的理解涉及到很多的基础性物理问题,另一方面是这些独特的磁性蕴涵巨大的潜在应用前景。本文用溶胶凝胶法,和固相反应法制备了过渡金属掺杂TiO₂/ SnO₂的块材样品,在大量工艺探索基础上,结合样品的结构分析和磁性行为,对样品磁性的起因进行了初步的探讨。具体研究内容及结论如下:概述了稀磁半导体的研究进展,重点介绍了TiO₂基稀磁半导体的晶体结构、磁有关的效应以及对稀磁半导体中磁性起因的认识等。迄今,文献上很多的研究集中在过渡磁性金属掺杂的稀磁半导体薄膜材料方面,对其块材研究涉及很少。在大量文献调研的基础上,我们提出以过渡磁性金属掺杂的稀磁半导体块材样品制备及其磁性研究作为本论文的选题和主要研究内容。首先对Mn掺杂TiO₂的块材样品的制备工艺进行了大量探索,结合结构分析和磁测量,我们摸索出适用于获得具有室温铁磁性的Mn掺杂TiO₂块材样品的制备工艺,采用溶胶凝胶法制备的样品呈现出顺磁性,用固相法制备的样品则呈现出铁磁性。用固相法制备的对名义组分为Ti_1-xMn_xO₂的样品,我们的研究结果表明,烧结气氛和烧结温度是两个至关重要的因素。烧结气氛会影响室温铁磁性的大小,在氩气中处理的比在空气中处理的样品表现出更强的室温铁磁性。对氩气中处理的样品,通过比较样品的烧结温度,我们发现,烧结温度较低时（Ts≦600oC）,室温下具有铁磁性,而烧结温度较高时,室温铁磁性减弱。磁测量也表明,所有样品的饱和磁化值均远远低于其理论值,这可能是样品中存在铁磁和反铁磁作用的竞争所引起的。在Mn掺杂TiO₂研究的基础上,我们采用共沉淀法进而对Mn掺杂SnO₂的块材样品的制备工艺进行了探讨,主要是针对Mn的掺杂浓度以及烧结工艺对磁性的影响进行了讨论,并对所制备的样品进行了结构分析和磁性研究。结果表明,室温铁磁性只有在低温烧结和低掺杂浓度情况下才能实现。相对于Mn掺杂TiO₂块材样品,在相同掺杂浓度情况下,Sn_1-xMn_xO₂的磁化强度要小。借助X-ray分析研究了所制备样品的结构。结果表明,按我们的制备工艺在低温下（Ts≦450oC）制备出的TiO₂块材制备样品具有锐钛矿型的晶体结构,对过渡金属掺杂的样品,所选择的低掺杂浓度范围内,掺杂没有引起TiO₂晶体结构的改变,且在仪器灵敏度范围内没有检测到第二相的存在。在结构分析和磁性测量的基础上,并结合样品的制备工艺,我们对过渡金属掺杂的TiO₂块材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n-型载流子调节的双交换机制,对所制备样品的磁行为进行了讨论,认为如果没有额外的n-型载流子掺杂,样品不会出现铁磁有序,稳定铁磁态的主要机制是由载流子诱导的双交换机制。到目前为止,文献上报道的研究集中在过渡磁性金属掺杂的稀磁半导体薄膜材料方面,不仅获得的样品居里温度低,而且制备的重复性不高。相反,我们经大量工艺探索,发现固相反应法是一种很好的制备稀磁半导体的方法,并成功用此法获得居里温度在室温,制备重复性高的TiO₂基稀磁半导体。稀磁半导体能同时利用载流子的自旋和电荷自由度,已经成为未来自旋电子学器件的关键材料,具有室温铁磁性的TiO₂基稀磁半导体的出现必将推动自旋电子学的发展。