稀磁半導體CoTiO-,2-的磁性及微結構研究.pdf

1、稀釋磁性半導體(dilutedmagneticsemiconductors,DMS)是指Ⅱ-Ⅴ族，Ⅱ-Ⅵ族Ⅲ-Ⅴ族或者Ⅳ-Ⅵ族化合物中，由磁性過波族金屬離子或稀土金屬離子部分替代非磁性陽離子所形成的新一類半導體材料。DMS可能同時利用載流子的自旋和電荷自由度構造將磁、電集于一體的半導體器件，在自旋電子學中具有巨大的應用前景，引起了人們的廣泛關注。但是這類材料一般居里溫度都很低，不適于實際應用。自從2001年Y.Matsumoto等人報道

2、，少量Co注入TiO2而形成的稀釋磁性半導體具有室溫鐵磁性，并具有每原子0.32μB的磁矩，由于TiO2是禁帶較寬的半導體，而且具有很蘿優(yōu)良的性質，對其室溫鐵磁性的研究成為人們關注的焦點。大量的工作斂力于鐵磁性的來源，Co在TiO2中的存在狀態(tài)等方面。 本文應用對靶磁控濺射法以玻璃為基底制備了CoTiO2薄膜。利用掃描探針顯微術(SPM)，X射線衍射方法(XRD)以及振動樣品磁強計(VSM)對所制得的薄膜樣品磁性和微結構的變化進

3、行了研究。并系統(tǒng)的研究了分別在不同的Co摻雜量以及不同的退火溫度對TiCoO2溥膜結構的影響，發(fā)現(xiàn)Co的加入對CoTiO2的銳鈦礦結構形成有重要影響。較少的摻雜量有利于Co進入到銳鈦礦晶格之中。原子力顯微鏡(AEM)表明薄膜樣品具有光滑的表面，結合磁力顯微鏡(MFM)分析得到樣品中沒有磁性的Co金屬顆粒或者團簇，通過分析進而證明了Co在薄膜中是以+2價離子狀態(tài)存在，而且Co進入到TiO2的晶格中并取代了銳鈦礦結構中的Ti，即磁性來自Co