Mn、Fe摻雜Ge基稀磁半導(dǎo)體材料的制備研究.pdf

1、本研究工作介紹了稀磁半導(dǎo)體材料的概念、性質(zhì)及應(yīng)用,并采用溶膠-凝膠法、NaBH4還原法、酸誘導(dǎo)水浴液相沉積法和NaBH4還原與熱蒸發(fā)法制備Mn或Fe摻雜Ge基稀磁半導(dǎo)體材料。實(shí)驗(yàn)中通過控制鍺氨前驅(qū)液的pH值、摻雜Mn鹽或Fe鹽的種類與濃度、熱處理溫度與時(shí)間等工藝參數(shù)制備不同試樣,然后對試樣的形貌、組成、結(jié)構(gòu)、發(fā)光性能、半導(dǎo)體輸運(yùn)性能和磁學(xué)性能進(jìn)行測試與分析。
　　 用溶膠-凝膠法制各的Fe摻雜Ge基稀磁半導(dǎo)體粉末材料,當(dāng)含鐵量為

2、1mol％時(shí)試樣為單相結(jié)構(gòu),而當(dāng)含鐵量為5mol%時(shí)試樣出現(xiàn)兩種形貌并且為復(fù)相結(jié)構(gòu)。含鐵量為1mol%的試樣表現(xiàn)出室溫鐵磁性可以認(rèn)為是本征的,并且其居里溫度超過300K。
　　 用NaBH4還原法制備的Mn摻雜Ge基粉末試樣都為非晶態(tài)鍺。在中性條件下,加入Mn(NO3)2為2.5mol%時(shí)得到的試樣具有微弱的鐵磁性,加入Mn鹽高于2.5mol%時(shí)得到的試樣呈現(xiàn)順磁性。當(dāng)Mn加入量較低時(shí),用NaBH4還原法制備Mn摻雜Ge基粉末從

3、XRD圖譜中未觀察到與Mn相關(guān)的復(fù)相。
　　 用酸誘導(dǎo)水浴液相沉積法制備的Fe摻雜Ge基厚膜材料,當(dāng)Fe摻雜量從0.84mol%到4.16mol%時(shí)試樣表現(xiàn)為單相的晶態(tài)鍺結(jié)構(gòu),并且隨著Fe摻雜量的提高,試樣結(jié)晶強(qiáng)度降低,非晶態(tài)部分增多。從試樣的電阻率隨溫度變化率曲線可以看出試樣電阻率變化規(guī)律不隨Fe摻雜量線性變化。通過霍爾效應(yīng)測量系統(tǒng)測得厚膜試樣為p型半導(dǎo)體,其空穴濃度分別為～1021cm-3量級。試樣都表現(xiàn)出室溫鐵磁性。