氧化鋅、氧化亞銅基稀磁半導(dǎo)體材料的制備及性能研究.pdf

1、自旋電子學(xué)通過(guò)將電子自旋的性質(zhì)應(yīng)用于信息處理中，與使用電子電荷屬性的現(xiàn)有信息處理相比，有望制成集成度高、耗電量低、處理速度高的新型自旋電子器件。寬禁帶稀磁半導(dǎo)體材料制備及其自旋相關(guān)輸運(yùn)性質(zhì)的研究是當(dāng)前自旋電子學(xué)領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)之一。
　　 本論文利用磁控濺射的方法分別制備了Cu/Cu氧化物核-殼顆粒結(jié)構(gòu)和Cr摻雜ZnO稀磁半導(dǎo)體薄膜。以探究鐵磁性的真正來(lái)源。
　　 實(shí)驗(yàn)制備的Cu/Cu氧化物核-殼(core-shell)

2、樣品都具有明顯的顆粒結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)成分分析發(fā)現(xiàn)Cu元素在氧化物中都是以+1價(jià)離子的形式存在。樣品是由Cu構(gòu)成的核層和由Cu2O構(gòu)成的殼層組成，材料中不含有CuO結(jié)構(gòu)，也不含有其它雜質(zhì)和污染物。磁性測(cè)量發(fā)現(xiàn)所有樣品都具有室溫鐵磁性，這是材料本身的內(nèi)稟屬性，與磁性雜質(zhì)和第二相等其它結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。通過(guò)對(duì)不同厚度和顆粒尺寸樣品的對(duì)比，可以判斷出樣品的鐵磁性是一種界面效應(yīng)，其強(qiáng)度與Cu/Cu2O界面面積的大小密切相關(guān)，由此推斷鐵磁性很有可能是由分布于界面

3、處的點(diǎn)缺陷引起的。
　　 實(shí)驗(yàn)制備的Cr:ZnO薄膜具有六角形纖鋅礦結(jié)構(gòu)，XRD和TEM圖樣表明樣品中不含有其它雜質(zhì)或第二相。磁性測(cè)量表明包括未摻雜樣品在內(nèi)的不同摻雜濃度的薄膜都具有室溫鐵磁性，ZFC/FC曲線證明樣品居里溫度高于任何可能形成的其它相，因此可以排除這些結(jié)構(gòu)對(duì)磁性的影響，說(shuō)明鐵磁性是樣品本身的性質(zhì)。PL譜測(cè)得樣品的磁性同材料中點(diǎn)缺陷的濃度變化密切相關(guān)，通過(guò)覆蓋一層Zn膜并退火的過(guò)程使鋅填隙的濃度增加，觀察到鐵磁性也