Ge-Si基稀磁半導(dǎo)體薄膜的結(jié)構(gòu)及磁性研究.pdf

1、隨著人們對信息的需求量越來越大，傳統(tǒng)的信息傳輸和存儲技術(shù)已不能滿足人們的需要，此時，集電子的電荷和自旋于一體的稀釋磁性半導(dǎo)體材料，成為人們最感興趣的研究課題之一。許多研究小組建立模型，從理論上計算居里溫度，研究其磁性機(jī)制，實(shí)驗(yàn)上也同步發(fā)展，制備出具有不同居里溫度的鐵磁性半導(dǎo)體材料。理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合發(fā)展，使得關(guān)于稀釋磁性半導(dǎo)體材料的研究成果日新月異。
　　 本文工作采用磁控濺射和離子注入兩種制備方法，研究了共摻雜薄膜的結(jié)構(gòu)及磁學(xué)特性

2、等。先用磁控濺射制備了Ge1-xMnx薄膜，再通過金屬蒸發(fā)真空弧技術(shù)分別進(jìn)行Fe離子和Co離子注入，得到Fe、Mn共摻和Co、Mn共摻的Ge基薄膜。XRD結(jié)構(gòu)檢測發(fā)現(xiàn)Ge1-xMnx薄膜是Ge的立方晶格結(jié)構(gòu)，Co離子注入后仍然是Ge立方結(jié)構(gòu)，而且能有效的抑制第二相的形成；Fe離子注入后Ge1-xMnx薄膜變?yōu)榱藷o定形結(jié)構(gòu)。不同元素的共摻雜對樣品的結(jié)構(gòu)影響不同。XPS譜分析得Ge1-xMnx薄膜中Mn元素以Mn0和Mn3O4形式存在，對樣

3、品的鐵磁性有貢獻(xiàn)。Co離子注入后的樣品中，Mn原子優(yōu)于處于替代位；Fe離子注入后的共摻雜樣品中Fe和Mn元素均不處于Ge的替代位。Co離子注入后樣品的鐵磁性有明顯降低，F(xiàn)e離子注入后樣品的磁化強(qiáng)度遠(yuǎn)大于Co離子注入的樣品。Fe、Mn共摻Ge基薄膜為稀磁半導(dǎo)體的研究開辟了更廣闊的研究領(lǐng)域。
　　 用金屬蒸發(fā)真空弧技術(shù)和考夫曼技術(shù)共注入Co離子和N離子到單晶n-Si(100)基底，制備Co、N共摻雜的Si基薄膜。XRD檢測注入后樣品