Mo摻雜In2O3薄膜的電磁性能研究.pdf

1、稀磁半導(dǎo)體材料因其同時(shí)具有自旋和電荷兩種自由度而成為近年來的研究熱點(diǎn)。通過摻雜過渡金屬元素，In2O3基半導(dǎo)體會(huì)具有良好的電磁光性能，而且易于和多種半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)集成化，在下一代多功能器件中必將有極大的應(yīng)用前景。
　　 本文中采用高溫固相燒結(jié)的方法，制備了Mo摻雜In2O3稀釋磁性半導(dǎo)體塊體，并對(duì)固相燒結(jié)的特征階段和原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。后用制得的塊體作為蒸鍍?cè)床牧?，采用玻璃片作為基底材料，用電子束真空蒸鍍的方法，通過改變基底溫度

2、、蒸鍍時(shí)間、蒸鍍氣氛、Mo摻雜量等參數(shù)制備出了一系列的Mo摻雜In2O3稀磁半導(dǎo)體薄膜，并采用X射線衍射儀、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、四探針電阻測(cè)試儀、霍爾效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)、紫外-可見光分光光度計(jì)分別對(duì)薄膜樣品的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、電輸運(yùn)性能、磁性能、光性能進(jìn)行了表征和分析。主要結(jié)論如下：
　　 (1)采用高溫固相法制備得到的Mo摻雜In2O3塊體，用真空蒸鍍的方法制備得到薄膜樣品，在Mo摻雜濃度為1％、2％、3％時(shí)具有了室溫

3、鐵磁性。
　　 (2)隨著Mo摻入量的變化，薄膜樣品的結(jié)構(gòu)和磁性能均發(fā)生了較大的變化。當(dāng)Mo摻入量為1％-3％時(shí)，獲得樣品的晶體結(jié)構(gòu)與立方晶系In2O3相一致，而Mo摻入量為4％時(shí)，樣品中有第二相Ib11Mo40O62析出；Mo摻雜In2O3的晶格常數(shù)均小于In2O3晶格常數(shù)，隨著Mo摻入量的增加，晶格常數(shù)呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，在摻入量為3％時(shí)，取得最小晶格常數(shù)9.765A。磁性能隨著Mo摻入量的增加而增大，在3％時(shí)，獲得最好磁性能15

4、2emu/cm3。
　　 (3)得到的最優(yōu)工藝參數(shù)為：選用2％Mo摻雜的In2O3作為靶材，蒸鍍時(shí)間為10min，真空艙室氣氛為10sccm的O2，基底溫度為400℃。在此參數(shù)下，薄膜樣品的性能為載流子濃度-7.881×1019 cm-3，載流子遷移率6.791 cm2/Vs，電阻率0.003Ωcm，飽和磁化強(qiáng)度108.232emu/cm3，透過率76％。
　　 (4)研究了Mo對(duì)In2O3磁性的影響機(jī)理，表明Mo摻雜I