掺Ni的AlN薄膜稀磁半导体的制备及磁性研究

采用射频磁控溅射的方法制备掺Ni的AlN薄膜Al1-xNixN(x=0.021、0.047、0.064、0.082),薄膜样品沿AlN(100)晶向生长.利用振动样品磁强计研究其磁性能,发现样品在室温下均具有铁磁性,随Ni掺杂量的增加,饱和磁矩先减小后增大,最大矫顽力达104Oe.结合X线光电子能谱分析,推断掺杂Ni原子进入AlN晶格取代了Al的位置,样品的铁磁性可以用Ni与相邻N原子之间的p-d杂化机制来解释.     

Zn_(1-x)Co_xO稀磁半导体的XAFS研究

利用XAFS技术研究溶胶-凝胶法制备的Zn1-xCoxO稀磁半导体材料结构随Co含量(x)的变化.结果表明在低含量的Co掺杂ZnO(x=0.02,0.05)时Co2 离子完全进入ZnO晶格中,替代了Zn2 离子,并且造成了Co2 离子周围局域结构的膨胀.当Co的含量x增加到0.10或更高时,只有一部分的Co2 离子进入晶格,剩余的Co2 和Co3 析出晶格形成Co3O4相.     

稀磁半导体Cr_xMn_(1-x)Te的第一性原理计算

根据CrTe和MnTe各种结构的稳定性,选取具有NiAs结构、岩盐结构和闪锌矿结构的CrTe为基本骨架,以Mn原子替换Cr原子形成掺杂的稀磁半导体CrxMn1-xTe.使用基于密度泛函理论的VASP软件包,计算其形成能、态密度和磁矩,并比较不同x值对性能的影响.结果表明,掺杂后3种结构的稳定性为NiAs结构岩盐结构闪锌矿结构;Mn原子掺杂NiAs结构后,NiAs结构发生向闪锌矿结构的相变,对闪锌矿结构掺杂未发生相变;3种结构的磁矩均随Mn原子的增多而增大.     

III-V稀磁半导体研究进展

低温分子束外延技术的应用，使高浓度掺杂的Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体得以成功制备，与现代半导体器件兼容．本概要地回顾了磁性半导体的发展历史，介绍了目前的实验，应用及理论进展．     

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.     

Zn1-xCoxO稀磁半导体的XAFS研究

利用XAFS技术研究溶胶-凝胶法制备的Zn1-xCoxO稀磁半导体材料结构随Co含量(x)的变化.结果表明在低含量的Co掺杂ZnO(x=0.02,0.05)时Co2 离子完全进入ZnO晶格中,替代了Zn2 离子,并且造成了Co2 离子周围局域结构的膨胀.当Co的含量x增加到0.10或更高时,只有一部分的Co2 离子进入晶格,剩余的Co2 和Co3 析出晶格形成Co3O4相.     

Zn1-xCrxO稀磁半导体薄膜的制备及磁性研究

采用磁控交替溅射方法和真空退火处理制备了Zn1-xCrxO薄膜,利用全自动X射线衍射仪和物理性质测量仪对样品的结构、晶粒尺寸及磁性等进行了测量和标度,得到了具有室温磁性的掺Cr的氧化锌基稀磁半导体.     

Co掺杂ZnO稀磁半导体的微观结构与磁学性质

用溶胶-凝胶方法制备了具有单一纤锌矿结构的Co掺杂ZnO稀磁半导体粉末样品.通过对样品的结构、元素价态、电学和磁学性质的分析,研究了样品室温铁磁性来源.研究结果表明,2次烧结的样品比1次烧结样品的磁化强度明显增强;观测到的铁磁性与ZnO本征缺陷(Zn空位)有关,铁磁性起源于局域化受主(Zn空位)之间的交换相互作用.     

Ni掺杂Fe：In2O3稀磁半导体的结构和磁性能

采用高温固相反应法制备出了（In0.9-xFe0.1Nix）2O3（x=0～0.03）。使用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、振动样品磁强计（VSM）分析了样品的微结构和室温下的磁性能。结果表明：不同烧结温度下（970°～1100°）对于0≤x≤0.02时,样品均为单相,晶格常数随x变大而降低,在x=0.02时取得最大饱和磁化强度Ms=1.267emu/g（T=300K）。x=0.03时有杂质相析出。对于Fe：In2O3体系无Ni掺杂时表现为顺磁,Ni掺杂后样品为室温铁磁性。结果表明：样品室温铁磁性与载流子浓度和磁性离子的引入有关。     

ZnO基稀磁半导体的研究进展

现在的信息技术主要利用电子的电荷自由度去处理和传输信息,利用电子的自旋自由度去存储信息.而稀磁半导体同时利用了电子的电荷属性和自旋属性进行信息处理和存储,使其成为了一类新型的半导体.稀磁半导体具有很多特殊的性质,在高密度存储器、半导体集成电路、半导体激光器和量子计算机等领域将会有广阔的应用前景.本文主要介绍了近年来世界各国研究小组采用不同方法合成的ZnO基稀磁半导体,对其磁性进行了系统研究,分析了铁磁性产生的机理.     

Fe掺杂ZnO稀磁半导体的结构与磁性

以Fe(NO₃)₃·9H₂O与Zn(NO₃)₂·6H₂O为原料, 与适量的柠檬酸配制成溶液, 采用溶胶|凝胶(so|-gel)法合成干凝胶前驱体, 将前驱体在空气及氩气气氛中烧结得到Zn_1-xFe_xO样品, 并用X射线衍射（XRD)、 透射电子显微镜（TEM）、 X射线光电子能谱（XPS）和振动样品磁强计（VSM）对所制备样品的结构和磁性进行研究. 结果表明, 在氩气中烧结时, Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数小于4％,  在空气中烧结时, Fe在ZnO中的掺杂摩尔分数约为10％, 在两种气氛下制备相同掺杂摩尔分数样品的磁性不同, 是由于Fe在样品中所处的价态不同, 从而影响了样品的结构及磁性.      

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.     

稀磁半导体Zn_(1-x)Co_xS光谱的理论解释

以Co2 + 自由离子的 3d电子径向波函数为基础 ,对Zn1-xCoxS中的电子云延伸效应进行了理论研究 .引入了电子云延伸效应系数κ ,得到了Zn1-xCoxS中Co2 + 离子的最优化 3d电子径向波函数 ,并由此得到了Zn1-xCoxS的光谱 .结果表明 :应用晶体场理论 ,考虑到电子云延伸效应的修正 ,对于研究稀磁半导体的光谱性质是方便有效的 .同时也从物理学本质上解释了电子云延伸效应 .     

碳掺杂二氧化钛的稀磁特性

作为新型材料的稀磁半导体(DMS)在大规模集成电路、高频率器件和光电子器件等方面得到广泛的运用.这主要源于稀磁半导体(DMS)同时具备半导体的电学性质和磁性材料的磁学性质.采用放电等离子烧结(SPS)制备了碳纳米管掺杂的锐钛矿相二氧化钛和未掺杂锐钛矿相二氧化钛样品,样品的结构、形貌、成分、氧空位和磁性等物理性质分别通过XRD,TEM,Raman,XPS,PL,VSM等表征手段进行了分析.综合实验结果,发现氧空位的存在和室温铁磁性正相关.     

掺杂EuSr_2Ru_(1-x)Nb_xCu_2O_8体系的磁性和超导电性

通过对EuSr2 Ru1-xNbxCu2 O8体系的结构、磁化强度和电阻进行观测 ,结果发现 :EuSr2 RuCu2 O8样品呈现超导电性和铁磁性共存 .其超导临界温度为Tconset≈ 35K ,Tc(ρ =0 ) =10K ,铁磁相变温度为TM=130 .2K ;Nb部分替代Ru同时导致铁磁相变温度和超导临界温度的下降 ,前者进一步说明了EuSr2 RuCu2 O8体系中磁有序仅来源于Ru的磁矩 ,而超导临界温度的下降则是由于CuO2 平面载流子浓度下降所致 .     

氧化锌的p型掺杂和室温稀磁特性研究

众所周知,氧化锌它是半导体组成材料之一,可以直接作为原材料使用.该材料潜能非常大,可以在激子作用下产生巨大的能量.它的特性决定了它在日后的使用方向,是短波长光电最佳的选择材料.将氧化锌进行掺杂可以将其当成基光电器件必备条件之一.在不断研究中已经取得一定的成效,但是从它长远上分析,它比较难以实现p型掺杂,该文分析了其原因,并且分析了它的室温稀磁特性,为工业生产奠定基础.     

用XANES研究Ga_(1-x)Mn_xN稀磁半导体的Mn原子的局域结构

利用基于实空间多重散射的XANES研究了Ga1-xMnxN(x=0.01,0.25,0.10)稀磁半导体中Mn原子的局域结构.结果表明在低Mn含量(摩尔浓度)的Ga0.990Mn0.010N样品中,Mn原子替代了GaN中的Ga,以替位形式存在.当Mn含量增加到0.025时,部分Mn原子处于被4个Ga所包围的间隙位,并与替位Mn原子形成了MnGa-MnI二聚体.当Mn含量进一步增加到0.100时,样品中的Mn原子主要以Mn团簇形式存在.     

La_(0.7)Ba_(0.3)Mn_(1-x)Fe_xO_3的巨磁电阻效应及磁性

采用溶胶－凝胶工艺制备Ｌａ０．７Ｂａ０．３Ｍｎ１－ｘＦｅｘＯ３化合物．研究其磁性、导电性和磁电阻效应．结果表明,随着Ｆｅ含量的增加,电阻率增加,铁磁居里温度近似线性下降     

氧分压对Zn0.99Mn0.01O稀磁薄膜结构和磁学特性的影响

采用脉冲激光沉积技术在Al2O3衬底上制备了Mn掺杂的ZnO稀磁薄膜.通过不同氧压下所制备样品的微观结构、光学性质和铁磁特性分析,研究了氧分压对Zn0.99Mn0.01O稀磁薄膜微观结构和磁学特性的影响.结果表明,所沉积薄膜均具有良好的c轴择优取向.在氧分压为5 Pa时得到的(002)衍射峰半高宽最小,但薄膜的室温铁磁...