Fe离子注入ITO薄膜的光电磁性质研究

ITO薄膜是一类被广泛应用的透明导电氧化物薄膜材料,也是稀磁半导体材料的候选之一。用MEVVA源在ITO薄膜中注入Fe离子,样品经快速热退火处理后,GAXRD分析注入的Fe离子掺入进了ITO晶格中,样品中没有发现Fe纳米团簇及氧化物等杂质相,但由于离子轰击,样品的结晶性变差,光透射率降低; Fe离子注入后,随着氧空位浓度降低,以及杂质散射增强,样品的电学性能降低,但由于Fe离子间通过氧空位形成了Fe-VO-Fe铁磁耦合对,促进了样品室温铁磁性的增强。     

Co离子注入对ZnO纳米棒物理性质的影响

采用离子注入方法对ZnO纳米棒阵列进行Co离子掺杂,对比分析未掺杂的和Co离子注入后的微观结构的变化.通过室温光致发光测试比较发现两类样品具有显著不同的结果,分析得出与离子注入后氧空位缺陷的增加有关.同时磁学性能的测试结果表明富含氧空位缺陷的掺杂后的样品有利于实现铁磁性.     

Co掺杂ZnO薄膜退火前后的磁性研究

室温下采用磁控溅射的方法在Al2O3(0001)基片上制备了不同Co含量掺杂的ZnO稀磁半导体薄膜Zn1-xCoxO(x=3%,6%,8%),并进行了500℃的后期真空退火处理.采用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和振动样品磁强计(VSM)研究了薄膜的结构、光学和磁学性能.结果表明,磁控溅射制备的ZnCoO薄膜中,Co2+离子占据了ZnO中Zn2+离子的位置,但没有改变ZnO的纤锌矿晶体结构,也没有第二杂质相的出现.退火前后薄膜均显示室温铁磁性且磁性大小随Co含量的变化呈相反趋势.磁性大小与晶面间距有一定的关系,分析后认为磁性机制符合束缚磁极子(BMP)模型.     

氧化锌薄膜的制备及掺Co2+对结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶方法在Si(111)衬底上制备了ZnO:Co氧化锌薄膜,利用X射线衍射(XRD)仪和振动样品磁强计(VSM)分别测试了样品的结构和磁性.实验表明,采用溶胶-凝胶方法制备的掺Co2+氧化锌薄膜具有(002)峰的择优取向,同时ZnO:Co薄膜在室温情况下呈现出铁磁性.     

Zn0.93Co0.07O纳米薄膜材料的磁性机制研究

采用磁控溅射方法制备了氮掺杂的Zn0.93Co0.07O系列和Al掺杂的Zn0.93Co0.07O薄膜样品,系统研究了样品的结构、形貌及磁学性能,讨论了样品中铁磁性的产生机制．实验结果表明：所制备的薄膜样品均为单一的纤锌矿结构,没有检测到其他物相．薄膜的表面生长均匀,并观测到清晰的磁畴结构．磁性测量结果表明所有的样品均呈现室温铁磁性,样品的饱和磁化强度随着Al含量的增加而增加,随着氮含量的增加而降低．我们认为在Co掺杂的ZnO稀磁半导体中,铁磁性相互作用是通过电子作为载流子来传递的．     

Zn_(0.93)Co_(0.07)O纳米薄膜材料的磁性机制研究

采用磁控溅射方法制备了氮掺杂的Zn0.93Co0.07O系列和Al掺杂的Zn0.93Co0.07O薄膜样品,系统研究了样品的结构、形貌及磁学性能,讨论了样品中铁磁性的产生机制.实验结果表明:所制备的薄膜样品均为单一的纤锌矿结构,没有检测到其他物相.薄膜的表面生长均匀,并观测到清晰的磁畴结构.磁性测量结果表明所有的样品均呈现室温铁磁性,样品的饱和磁化强度随着Al含量的增加而增加,随着氮含量的增加而降低.我们认为在Co掺杂的ZnO稀磁半导体中,铁磁性相互作用是通过电子作为载流子来传递的.     

不同气氛沉积和后退火处理的HfOx〈2薄膜的弱铁磁性

无磁性掺杂HfO2薄膜的室温弱铁磁性是2004年发现的一种不能用传统固体铁磁理论释的奇特磁现.本文用射频磁控溅射方法在不同气中制备和后退火HfOx薄膜样品,对比研究气对其室温弱铁磁性的影响.物析表明,室温沉积在蓝石衬底上的HfOx薄膜为部晶的单斜多晶薄膜,且存在一定程度的氧失配.室温磁性测量果显示HfOx〈2多晶薄膜具有典型的弱铁磁性磁化曲,且饱和磁矩具有各异性.对比实验果表明,缺氧气（纯氩或氩氮混合气）中沉积薄膜的和磁矩略大于富氧气（氩氧混合气）中沉积薄膜的和磁矩.缺氧气（纯氮和高真空）中后退火处理后,薄膜饱和磁矩随着退火温度的升高而增大;而纯氧气中后退火处理后,薄膜和磁矩大幅减小.沉积和后退火气中氧含量的高低对薄膜和磁矩的显影响表明氧空位是HfOx〈2薄膜弱铁磁性的要来源之一.     

氧化镍薄膜的制备及其磁性研究

采用电化学的方法制备了阳极氧化铝(PAA)薄膜,利用直流反应磁控溅射方法,以有序多孔PAA作为衬底,成功制备了有序多孔氧化镍(NiO)薄膜,并对其进行了结构和物性表征.磁性测试发现,有序多孔NiO薄膜具有明显的室温铁磁性,而且垂直于膜面方向的饱和磁化强度要远大于平行于膜面的方向.将薄膜在氩气环境中热退火处理,对有序多孔NiO薄膜退火处理前后的磁滞回线(M-H)测试分析发现,氩气环境中热退火处理后样品的室温铁磁性明显增大.在相同条件下,制备了致密NiO薄膜,通过与多孔NiO薄膜进行磁性比较,并结合光致发光(PL)光谱的分析结果发现,热退火处理后样品的室温铁磁性增大与材料的多孔结构以及氧空位有关.     

过渡族金属掺杂ZnO薄膜的晶体结构和磁性研究

采用电子束蒸发法制备了过渡族金属(Fe、Co、Cu)掺杂ZnO薄膜.通过对样品薄膜的结构分析,研究了衬底温度以及Cu掺杂含量对薄结晶状况的影响,获得沿c轴高度择优取向的高质量ZnO薄膜.采用X射线衍射谱(XRD)分析样品结构,并对薄膜的晶粒结构、晶粒尺寸和表面形态进行讨论,认为400℃的衬底温度对硅衬底薄膜是合适的.通过对薄膜磁性能的分析和研究,得出一些有意义的结果:适量过渡金属离子Fe、Co掺杂的ZnO薄膜,在室温下具有铁磁性,而在此基础上掺入少量的Cu离子能改善薄膜的磁性能.     

Cu掺杂ZnO纳米薄膜的制备与磁性

通过溶胶-凝胶旋涂法,在Si基底上制备Cu-ZnO薄膜,并对其微观结构、表面形貌和磁性进行研究.XRD和SEM结果显示,Cu的掺杂并没有改变ZnO薄膜的六角纤锌矿结构,并且适度的掺杂提高了ZnO纳米薄膜的结晶质量.磁性分析结果显示,掺Cu后的样品均显示出室温铁磁性,在一定掺杂范围内,样品的磁性逐渐增强,当Cu的掺杂量达到质量分数9%时,由于出现了反铁磁性的CuO,导致磁性减弱.综合分析表明,样品室温铁磁性来源于Cu~(2+)-O~(2+)-Cu~(2+)磁交换耦合作用.     

Zn0．96Mn0．04O薄膜的制备及结构、磁性分析

采用射频溅射法制备了Zn0.96Mn0.04O薄膜样品,并对样品进行了结构和性能的检测,其中使用的靶材是通过标准固态反应法制备的.经过X射线衍射分析,样品均未被发现任何杂质相,都表现为纤锌矿结构.磁性测量表明,薄膜样品在室温下表现出较强的铁磁性,每个Mn离子的饱和磁化强度为1.05μB,矫顽力为0.01 T,居里温度高于400 K.分析表明,薄膜样品所检测到的铁磁性不是杂质相的贡献,而是MnZnO的内禀性质,并且生长环境及缺陷对样品的铁磁性产生了很大的影响.     

磁控溅射法制备的不同浓度Cr掺杂ZnO薄膜磁性研究

采用磁控溅射法在硅片上制备Cr掺杂ZnO薄膜材料,通过控制共溅时间来控制掺杂浓度.晶体结构分析表明所有样品均为ZnO纤锌矿结构,没有观测到其他杂相峰.Cr掺杂ZnO薄膜具有c轴择优取向.磁性测试结果表明,不同浓度Cr掺杂ZnO薄膜具有室温铁磁性.掺杂浓度1%薄膜磁性最强,室温饱和磁化强度为0.53μB/Cr.随着掺杂浓度增大,样品磁性减弱,主要是由于掺杂浓度增大反铁磁交换作用增强.     

N掺杂SiC薄膜的制备及磁有序

采用磁控溅射技术制备了N掺杂SiC薄膜,利用X线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、物理特性测试系统对薄膜成分、结构、磁性进行了表征.结果表明,N掺杂SiC薄膜具有室温铁磁性,N掺杂含量对薄膜的室温铁磁性具有很大的影响,薄膜室温铁磁性可能是由于N替代C来控制Si空位缺陷的电荷态和自旋极化产生的.     

非晶Co/Ge多层膜的磁性和电性能

采用射频溅射的方法制备了[Cox/Ge10-x](x=0.1,0.3,0.5,0.7,1.0,1.5,2.5nm)非晶多层薄膜,X射线衍射仪(XRD)显示样品中不存在第二相.随着Co层厚度增加,室温下薄膜磁性由抗磁性转变为铁磁性.制备态的[Co2.5/Ge7.5]的饱和磁化强度Ms可达8.3×104 A/m.霍尔效应测试表明样品均为P型半导体,载流子浓度约为1023~1025 m-3.薄膜的低温电阻导电机理属于磁性半导体材料的自旋依赖电子变程跃迁机制,实验结果表明,Co/Ge体系有作为新型自旋电子学器件材料的可能.     

Co_(1-x)Mg_xFe_2O_4薄膜的制备及其磁性研究

采用溶胶—凝胶旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了Co1-xMgxFe2O4(x=0,0.05,0.10,0.15)薄膜材料.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和振动样品磁强计对样品的结构、形貌、膜厚和磁性进行了研究.讨论了Mg含量对复合薄膜的结构、晶粒尺寸和磁性的影响.结果表明,薄膜为立方尖晶石结构,CMFO薄膜表面光滑平整,晶粒排列紧密.薄膜表现出良好的铁磁性,适量的掺杂Mg2+离子可明显改善钴铁氧体的磁性,随着Mg含量的增加,饱和磁化强度先增加后减小,矫顽力呈现逐渐减小趋势.     

烧结温度对Co掺杂ZnO稀磁半导体性能的影响

通过溶胶—凝胶法制备了Co掺杂ZnO稀磁半导体纳米颗粒,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和振动样品磁强计等测试手段对Co掺杂ZnO稀磁半导体样品进行了结构和磁性表征.结果表明,随着烧结温度的升高,样品的固溶度逐渐增加.当样品的烧结温度为800℃时,样品为单相的ZnO结构.磁性测试结果表明,Co掺杂ZnO稀磁半导体在室温下具有铁磁性.     

Ni／NiO交换偏置系统的制备与测试

将具有60keV能量的O离子注入通过分子外延束方法生长的Ni铁磁性薄膜,再将注入离子与基质原子发生化学反应所生成的反铁磁性NiO颗粒镶嵌于铁磁性薄膜中,在Ni／NiO界面处通过交换相互作用构建起交换偏置系统,在对系统进行场冷后,成功测量到磁滞回线的平移,在此基础上研究了系统的微观结构和磁特性,并对其中交换偏置的来源做出初步解释．通过调制注入离子的剂量,系统研究了不同因素对交换偏置的影响,优化了交换偏置系统的制备方法．     

磁控共溅射法制备Cr:ZnO薄膜的磁性研究

本文采用磁控共溅射法在玻璃衬底上制备了Cr:ZnO薄膜,利用XRD、XPS、PPMS测试手段对制备的样品进行表征,结果表明:Cr以Cr3+离子形式掺入ZnO晶格,没有发现第二相.所有样品均呈现室温铁磁性,且具有磁各向异性,表明铁磁性是其内在固有的.     

掺铒硅基纳米发光薄膜的形成过程与性能研究

采用MEVVA离子源强束流离子注入机,将稀土Er离子注入单晶硅、Si和Er离子双注入单晶硅及热氧化硅,Er在硅基薄膜中的掺杂原子分数可达10％,即数密度约10^21cm^-3,注入态样品快速退火后有纳米晶Si形成;77K和室温时用441．6nm光激发有Er^3 较强的1．54μm特征发光发射,探讨了在硅基材料中高浓度Er掺杂薄膜中纳米结构的形成与Er^3 的光致发光性能。     

Fe掺杂In2O3薄膜的微结构与磁、输运性能

采用磁控溅射方法制备Fe掺杂In2O3基稀磁半导体(DMS)薄膜.通过XRD、XPS和XANES分析,确定Fe掺杂In2O3薄膜中没有出现Fe团簇以及Fe的氧化物第二相,Fe元素是以Fe2+和Fe3+的形式共同存在.通过输运特性ρ-T和HALL分析确定Fe掺杂In2O3薄膜的载流子浓度约4×1018cm-3,且Fe的掺杂并未改变In2O3的半导体属性.SQUID磁性测试显示Fe掺杂In2O3样品具有明显的室温铁磁性,铁磁性可以由束缚磁极子模型或双交换机制来解释.