（ZnO-Co）-,n-的制備、結(jié)構(gòu)和物性.pdf

1、目前研究磁性半導(dǎo)體的主要方法是對半導(dǎo)體進行過渡金屬元素摻雜.這種攙雜方法可能通過二種不同的機制來實現(xiàn)載流子的自旋極化:其一是以O(shè)離子為中介,使得其近鄰的攙雜過渡族磁性離子之間形成雙交換作用,而得到可遷移的自旋極化的載流子;其二是通過過渡金屬離子的d電子與母體半導(dǎo)體的sp載流子之間的強關(guān)聯(lián)相互作用,而使得半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)帶產(chǎn)生自旋交換劈裂,形成自旋多子和自旋少子,獲得自旋極化載流子.我們在襯底水冷下,通過磁控濺射制備了納米尺寸的(Zn

2、O/Co)<,60>復(fù)相結(jié)構(gòu).盡管是一層一層周期沉積的,TEM結(jié)果發(fā)現(xiàn):制備態(tài)樣品實際上由非常均勻的納米晶組成,不呈層狀結(jié)構(gòu).磁性測量表明,樣品都具有磁性.ZnO厚度為0.5nm的樣品在5K下,矯頑力約為1300Oe,在290K,磁滯(矯頑力和剩磁)都變的很小甚至消失,可能是其本身的軟磁性質(zhì)所決定的.也有可能是這種微晶的尺寸比較小,是單疇,在外磁場下的自旋的行為是磁矩轉(zhuǎn)動,使得飽和場大.但是與低溫下的結(jié)果相對照,回線仍然顯示出明顯的磁特

3、征.從光的透過率譜上可以得到,隨著ZnO厚度的增加,禁帶寬度變大.Co的攙入形成相應(yīng)的雜質(zhì)帶.雜質(zhì)帶將與ZnO的導(dǎo)帶發(fā)生重疊,會使有效導(dǎo)帶展寬,造成有效光學(xué)禁帶變窄.Co的有效攙雜量越多,這種重疊效應(yīng)越大,也就使得有效光學(xué)禁帶越窄.由于樣品制備時Co的總量是固定的,所以ZnO層薄的時候,重疊效應(yīng)嚴重,有效禁帶比較窄;隨著ZnO厚度的增加,有效Co的攙雜濃度變小,雜質(zhì)帶與導(dǎo)帶的重疊變小,有效禁帶寬度隨之增大.測量所得的有效帶隙由3.25e