鈉、鈷共摻的氧化鋅稀磁半導(dǎo)體薄膜的制備與性能研究.pdf

1、稀磁半導(dǎo)體可同時(shí)利用電子的電荷和自旋兩個(gè)自由度而有望用作新型電子信息材料器件，因此倍受人們的關(guān)注。本文采用溶膠-凝膠旋涂法制備Co2+摻雜ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜，在大量工藝探索的基礎(chǔ)上，制備出Na+、Co2+共摻ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜。結(jié)合樣品的結(jié)構(gòu)分析、化合價(jià)態(tài)、光學(xué)、電學(xué)特性及磁性行為，對(duì)樣品的室溫鐵磁性及來源進(jìn)行了初步的探討和分析。
　　 利用XRD、AFM、SEM，綜合分析了生長(zhǎng)于不同襯底、不同干燥溫度、不同退火溫度對(duì)Z

2、n1-xCoxO(x=0.08，0.10，0.12)薄膜結(jié)構(gòu)的影響，得到了最佳的襯底、干燥及退火溫度；通過XPS、VSM、Hall效應(yīng)及紫外-可見光譜綜合分析了Co2+含量和退火氣氛對(duì)Zn1-xCoxO薄膜性能的影響，結(jié)果表明，CoxZn1-xO薄膜的室溫鐵磁性是薄膜的本征屬性，磁性的強(qiáng)弱與薄膜中載流子濃度相關(guān)，可以通過控制退火氣氛得到不同載流子濃度從而調(diào)節(jié)其磁性強(qiáng)弱。
　　 在最佳的工藝條件下，制備了不同退火氣氛下的Zn0.9

3、0-xCo0.10NaxO(x=0.01，0.02，0.03，0.04，0.05)薄膜。研究了Na+摻雜含量及退火氣氛
　　 對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響；發(fā)現(xiàn)不同退火氣氛下的樣品室溫下存在鐵磁及抗磁兩種狀態(tài)，研究了鐵磁態(tài)下磁性與Na+離子摻雜濃度之間的關(guān)系，分析了各種磁性狀態(tài)產(chǎn)生的原因和各種雜質(zhì)或本征缺陷所形成的能級(jí)在薄膜能帶結(jié)構(gòu)中的狀態(tài)。研究表明，Na摻雜含量與退火氣氛對(duì)薄膜的結(jié)晶質(zhì)量都有很大影響，樣品的磁性為載流子間接機(jī)制的RKKY相