SnO和Mn-SnO薄膜制備及其物性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，大規(guī)模集成電路元件的尺寸越來越小，逐漸達(dá)到納米量級，傳統(tǒng)的電子工藝已經(jīng)不能滿足信息技術(shù)超高速、超寬帶和超大工藝的發(fā)展要求，研究者們開始設(shè)想制備一種將電、磁集于一體的半導(dǎo)體器件，能夠同時利用電子的自旋自由度和電荷自由度進(jìn)行信息的加工、處理和儲存。稀磁半導(dǎo)體因?yàn)榭梢酝瑫r利用電子的電荷和自旋屬性，而受到人們的廣泛關(guān)注。它是將3d過渡族或稀土族磁性金屬離子引入到半導(dǎo)體材料中，使其成為具有電性能和磁性能的新型半導(dǎo)體材料

2、。自旋電子學(xué)涉及的領(lǐng)域很廣，其中在材料方面，為實(shí)現(xiàn)自旋電子學(xué)的目標(biāo)，需要將自旋極化的電流注入半導(dǎo)體材料當(dāng)中以實(shí)現(xiàn)信息的處理功能，因此關(guān)鍵問題是制備出具有高居里溫度和高自旋極化率的稀磁半導(dǎo)體材料。
　　對半導(dǎo)體材料進(jìn)行過渡族金屬元素?fù)诫s是目前制備和研究稀磁半導(dǎo)體的主要方法。例如在Mn摻雜GaAs中就取得了很大的進(jìn)展，但是此稀磁半導(dǎo)體的鐵磁居里溫度偏低，無法滿足室溫鐵磁性的要求，限制了其應(yīng)用，因此尋求具有室溫鐵磁性的稀磁半導(dǎo)體成為研究

3、的熱點(diǎn)。我們通過對P型半導(dǎo)體的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的Si基P型半導(dǎo)體已經(jīng)滿足不了稀磁半導(dǎo)體性能的追求，所以尋找一種具有高穩(wěn)定性和高遷移率的P型半導(dǎo)體成為了現(xiàn)階段微電子學(xué)的一個熱門方向。通過我們的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，SnO作為一種P型半導(dǎo)體材料引起了廣泛的關(guān)注，SnO的遷移率高于一般的P型半導(dǎo)體材料，比起ZnO基的P型半導(dǎo)體材料，SnO的穩(wěn)定性非常好。因此我們制備了高質(zhì)量的SnO薄膜，并對其物理性質(zhì)進(jìn)行了研究;制備了高質(zhì)量的Mn摻雜SnO稀磁半導(dǎo)體薄膜，

4、并對其物理性質(zhì)進(jìn)行了研究;主要工作概括如下:
　　1.我們用SnO靶在一定的氧分壓下生長SnO薄膜，并且用Sn靶在不同的氧分壓下生長SnO薄膜。這兩種方法制備的薄膜襯底都是YSZ;使用SnO靶在ITO(111)外延生長了SnO薄膜，并通過YSZ-ITO-SnO-Al的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，對SnO的阻變性質(zhì)進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)SnO不但可以作為一種P型半導(dǎo)體材料，而且具有阻變效應(yīng)。
　　2.我們制備了一系列Mn含量不同的Mn-SnO薄膜

5、，對這一系列Mn摻雜SnO薄膜進(jìn)行了磁性和光學(xué)性質(zhì)的測量，發(fā)現(xiàn)可以利用束縛磁極化子模型很好地解釋隨著Mn摻雜量的增加，樣品室溫鐵磁性出現(xiàn)了先減小后增大的現(xiàn)象;通過透射譜測量，發(fā)現(xiàn)吸收邊會有一個先紅移后藍(lán)移的情況，所以我們可以通過控制Mn摻雜量來調(diào)節(jié)帶隙的寬度。同時因?yàn)檫@種材料的電阻率很大，可以作為一種稀磁絕緣體材料使用，而就其結(jié)構(gòu)而言相信與SnO等一些半導(dǎo)體的結(jié)合形成同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)會相對較為容易，并且對波長長于500nm的光的透過率在8