Cu、Ag摻雜ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)及磁性研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種具有壓電和光電特性的半導(dǎo)體材料,可以廣泛的用于太陽能電池、壓電薄膜、光學(xué)器件等方面。2000年,Dietl等人通過利用Zener模型對Mn摻雜的ZnO和GaN進(jìn)行了理論計(jì)算,預(yù)言以該類寬帶隙半導(dǎo)體為基體的稀磁半導(dǎo)體將具有室溫鐵磁性(RTFM),由此掀起了對ZnO基稀磁半導(dǎo)體的研究熱潮。本文采用直流共濺射的方法,控制實(shí)驗(yàn)的條件,制各了系列摻雜Cu、Ag的ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜,并對樣品薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌和室溫鐵磁性進(jìn)行

2、了研究。
　　1.采用磁控濺射在玻璃基底上制備了Cu摻雜ZnO稀磁半導(dǎo)體薄膜,改變Cu靶的濺射功率來控制Cu的摻雜量,分別制備了不同含量的Cu摻雜ZnO薄膜,并對制備的薄膜進(jìn)行真空退火和空氣退火處理。采用X射線衍射儀(XRD)對薄膜樣品相結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)Cu替代Zn的位置。利用物理性能測量系統(tǒng)(PPMS)對薄膜磁性進(jìn)行表征,采用了一種新的修正方法對磁測量結(jié)果進(jìn)行修正,計(jì)算了基底擬合誤差的最大值,對修正后樣品的磁性進(jìn)行了分析。測量

3、結(jié)果表明:真空退火和空氣退火的樣品均具有室溫鐵磁性,并且合理推斷Cu對Zn的替代以及氧空位是Cu摻雜ZnO薄膜鐵磁性的重要來源。并隨著Cu摻量的增加磁性減弱。
　　2.分別在不同的玻璃基底、硅基底和藍(lán)寶石基底上制備了Cu摻雜ZnO薄膜。實(shí)驗(yàn)過程中保持基底的溫度200℃不變,把濺射好的薄膜在真空下退火30min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基底的類型對樣品薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、形貌和磁性有很大影響。在硅基底上制備的樣品薄膜應(yīng)力最大,矯頑力最大。