氧化鋅、氧化亞銅基稀磁半導體材料的制備及性能研究.pdf

1、自旋電子學通過將電子自旋的性質應用于信息處理中，與使用電子電荷屬性的現有信息處理相比，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。寬禁帶稀磁半導體材料制備及其自旋相關輸運性質的研究是當前自旋電子學領域的前沿和熱點之一。
　　 本論文利用磁控濺射的方法分別制備了Cu/Cu氧化物核-殼顆粒結構和Cr摻雜ZnO稀磁半導體薄膜。以探究鐵磁性的真正來源。
　　 實驗制備的Cu/Cu氧化物核-殼(core-shell)

2、樣品都具有明顯的顆粒結構，經過成分分析發現Cu元素在氧化物中都是以+1價離子的形式存在。樣品是由Cu構成的核層和由Cu2O構成的殼層組成，材料中不含有CuO結構，也不含有其它雜質和污染物。磁性測量發現所有樣品都具有室溫鐵磁性，這是材料本身的內稟屬性，與磁性雜質和第二相等其它結構無關。通過對不同厚度和顆粒尺寸樣品的對比，可以判斷出樣品的鐵磁性是一種界面效應，其強度與Cu/Cu2O界面面積的大小密切相關，由此推斷鐵磁性很有可能是由分布于界面

3、處的點缺陷引起的。
　　 實驗制備的Cr:ZnO薄膜具有六角形纖鋅礦結構，XRD和TEM圖樣表明樣品中不含有其它雜質或第二相。磁性測量表明包括未摻雜樣品在內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構對磁性的影響，說明鐵磁性是樣品本身的性質。PL譜測得樣品的磁性同材料中點缺陷的濃度變化密切相關，通過覆蓋一層Zn膜并退火的過程使鋅填隙的濃度增加，觀察到鐵磁性也