Mn摻雜Ⅳ族稀磁半導(dǎo)體的X射線吸收譜學(xué)研究.pdf

1、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文Mn摻雜Ⅳ族稀磁半導(dǎo)體的X射線吸收譜學(xué)研究姓名：葉劍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：同步輻射及應(yīng)用指導(dǎo)教師：韋世強(qiáng)20090501摘要間隙位等三種最具代表性的理論模型的徑向結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線，通過與實(shí)驗(yàn)曲線對(duì)比，明確了M n 在樣品中主要以替代位的形式存在。X R D 和X A F S 結(jié)果綜合表明制備的S i l 訛稀磁半導(dǎo)體薄膜樣品不具有長(zhǎng)程有序的結(jié)構(gòu)。此外，X A F S 擬合結(jié)果顯示M n ．S i 第一近鄰配位的

2、結(jié)構(gòu)無序度0 2 M n - S j ( O ．0 0 8 - - - ' 0 ．0 1 0 A 2 ) 遠(yuǎn)大于晶體S i 相應(yīng)的無序度，表明樣品結(jié)構(gòu)存在著一定的扭曲。S Q U I D 測(cè)試結(jié)果顯示樣品在5 0 K 溫度下呈現(xiàn)順磁性特征：第一性原理電子結(jié)構(gòu)計(jì)算表明由于替位式M n 摻雜S i 基體系中M n 原子的3 d 軌道在帶隙中間形成深能級(jí)，無法與S i 的3 s p軌道充分雜化，因此基本不能發(fā)生稀磁半導(dǎo)體領(lǐng)域中理論所描

3、述的R K K Y 、雙交換以及鐵磁超交換等磁交換作用，導(dǎo)致樣品表現(xiàn)出宏觀順磁性。2 ．M n 摻雜G e 基稀磁半導(dǎo)體薄膜的結(jié)構(gòu)研究利用X A F S 、X R D 、A F M 和拉曼光譜等方法研究了G e l 吖M m 稀磁半導(dǎo)體薄膜的形貌和結(jié)構(gòu)特征。A F M 結(jié)果顯示，隨著M n 的摻雜量的增加，G e l 訛稀磁半導(dǎo)體薄膜樣品表面粗糙度顯著增加。X R D 結(jié)果表明，在M n 含量較低( 7 ．O ％)的樣品中，只能觀察到對(duì)

4、應(yīng)于多晶G e 的X R D 衍射峰，而對(duì)M n 含量較高( 2 5 ．0 ％、3 6 ．O ％) 的樣品則明顯出現(xiàn)相的衍射峰，且G e 3 M n 5 的比例隨著M n 含量的增加而增加。X A F S 結(jié)果表明，在M n 的含量較低( 7 ．0 ％) 的樣品中，M n 主要以替代位的形式存在，占7 5 ％左右的：在M n 含量較高( 2 5 ．0 ％、3 6 ．0 ％) 的樣品中，除了- d , 部分替位式的．M n 原子以外，大部