TiO2基稀磁半导体（Diluted magnetic semiconductors,DMSs）材料目前虽然已经在理论和实验层面取得了一定的研究成果,然而在这一领域有关TiO2的室温铁磁性的来源仍然存在较大争议。其中主要表现为对样品磁性的来源认识不够明确,即磁性是本征的还是非本征的（in/ex-trinsic）;实验结果是否可靠（Reliability）以及实验结果是否具有重复再现性（Reproducibility）。因金属相Cu及其氧化物均不具有铁磁属性,为了规避因掺杂磁性粒子如铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）等而可能在TiO2中形成的磁性第二相的影响,同时为确保实验具有较高的可靠性和可重复性（R&R）,本文以通过Cu离子注入的方式掺杂的TiO2为研究对象,并结合Ar离子辐照和氘-氘中子辐照的方式探究TiO2样品的磁性来源。本文的主要设计思想、研究内容以及结论如下:一、实验思想及内容（1）实验用材料统一选择德国MaTeck公司同一批次生产的高质量单晶金红石TiO2作为实验研究对象。（2）为保证实验具有较高的可重复性,本文通过离子注入的方式对单晶TiO2样品进行Cu离子掺杂。Cu离子的能量确定为80 keV,离子注量确定为1′1016ions/cm2。作为对照,根据Stopping and Range of Ions in Matter（SRIM）程序包相应地计算出Ar离子辐照单晶TiO2样品所需要的能量及注量分别为55 keV和2′1016 ions/cm2。（3）根据以上计算的Ar离子辐照实验参数,对Cu注入的单晶TiO2样品进行Ar离子的再辐照工作。（4）对原始样品、Ar辐照样品、Cu注入样品以及Ar再辐照样品的磁学、结构及光学性能进行表征。（5）通过氘-氘中子对单晶TiO2进行辐照,了解TiO2的本征缺陷对样品磁、结构和光学性质的影响。二、实验结论（1）原始样品、Ar离子辐照样品、Cu注入样品和再辐照样品在室温下都具有铁磁属性,饱和磁化强度依次递增,其中Ar辐照样品和Cu注入样品的饱和磁化强度大小相同。（2）对于Cu注入样品,有部分Cu离子替位了晶格Ti。替位效应导致样品在可见光区域光吸收明显增强。Ar再辐照样品表面发生了严重的非晶化,在样品表面出现了海绵层状结构。通过对样品光吸收强度的大小判断,再辐照样品有部分替位Cu离子离位。（3）原始样品、Ar离子辐照样品、Cu注入样品和再辐照样品中的缺陷浓度分布情况以及晶体结构损伤情况基本与四组样品的饱和磁化强度的变化趋势一致。再辐照样品的饱和磁化强度并未因替位Cu离子离位而减小,相反其饱和磁化强度因缺陷浓度增加而显著增强。（4）氘-氘中子辐照的单晶TiO2晶格收缩,且在室温下具有铁磁属性。（5）单晶金红石TiO2的室温铁磁性来源于样品内部氧空位形成的束缚磁极化子,与Cu离子替位晶格Ti无关。