二维材料，是指一类横向尺寸大于100 纳米甚至微米、而厚度仅为单个或数个原子层厚，具有片状结构的纳米材料。二维材料展现出特有的物理化学特性，在场效应晶体管、光调制器、关激光、信息和能源存储、射频器件、化学传感器等领域具有重要的潜在应用价值。

在日常生活中，半导体材料与我们紧密相连，对半导体材料的探索也从未停止。如磁性半导体是一种能够对材料的电子自旋自由度进行调控的理想材料。磁性半导体不仅具有半导体的相关特性，而且还具有磁性材料的存储记忆特性，可以应用在半导体集成电路信息加工等领域。伴随着器件小型化，对磁性半导体材料的尺寸大小有了更严格的要求，如何在保持甚至提高磁性材料的存储能力同时又尽量减小材料的尺寸成为研究的热点。

以石墨烯为代表的二维纳米材料的发现，引发了人们的关注，人们开始考虑如何将石墨烯应用在自旋电子学器件的研究中。但是单层石墨烯带隙为0。后来，过渡金属化合物等具有带隙的二维纳米材料的发现为我们提供了新的解决方案。所以如何寻找合适的方法对其进行性能调控，将半导体的电荷自由度和自旋自由度有机结合到一起，让半导体具有更强大的功能和更加优越的性能仍是关键问题。目前研究发现通过掺杂、应力调控等手段可以实现将非磁性二维纳米半导体调控发生自旋极化反应，进而产生磁性。但是目前，对于氧化物稀磁半导体中磁性的起因仍是个有争议的问题，主要有以下三种观点：(1)铁磁性是本征的；(2)磁性团簇的析出导致铁磁性；(3)第二相的出现导致铁磁性。

二维铁磁纳米材料的原材料多种多样，如ZnO、TiO₂、SnO₂、CuO、In₂O₃等。其中，TiO₂由于化学稳定好、无毒且价廉等优势受到广泛关注。研究发现，二氧化钛的功能不仅仅由其自身性质决定，还与它微结构调控有密不可分的关系。但TiO₂禁带宽度较大，产生的电子-空穴对易重新复合，相当于载流子流到了表面，非平衡载流子易到半导体表面复合而衰减，电阻率增大，导电性能变差，从而使其在实际应用上受到了限制；如果通过受控掺杂，将特定组分定量加入到二维二氧化钛材料中以获得所需要的性能，对未来的研究与实际应用都有着很大的意义。

故本论文拟用固相反应高温烧结的方法制备Fe掺杂的陶瓷粉末，我们计划合成了Ti_1-x-yFe_xO₂纳米片，其中Fe 含量被系统地控制在0≤x≤0.4的范围内，之后使用被取代的层状钛酸盐作为受控掺杂的起始材料，这对通过受控掺杂合理设计纳米片有帮助。之后进一步通过离子交换法与液相剥离法制取Fe掺杂二氧化钛二维铁磁材料，并通过XRD、FE-SEM等进行表征与分析，有望进一步改善其电学性能扩宽其应用领域。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：通过离子交换法制备具有铁磁性的二维层状纳米TiO₂材料，以受控掺杂的方式控制其铁磁性能与电导性能。

材料表征：对二维层状纳米材料利用XRD，AFM，SEM，TEM和等离子ICP进行性能与形貌测试

2.2 研究目标

1、利用高温固相法制备K_0.8Ti_{(5.2#8722;2x)/3}Li_{(0.8#8722;x)/3}Fe_xO₄(x=0.0-0.8)陶瓷粉末。