Fe、Ni共摻In-,2-O-,3-基稀磁半導(dǎo)體制備工藝及室溫鐵磁性研究.pdf

1、自旋電子學(xué)是如今凝聚態(tài)物理研究中的熱點(diǎn)領(lǐng)域，如果能夠充分利用到電子既是電荷信息的載體，又是自旋信息載體的二重特性，設(shè)計(jì)、開發(fā)全新的電子信息功能器件，就有可能引導(dǎo)出新型的信息處理和儲存模式，大大提升信息處理的能力，引發(fā)一場信息革命。其中稀釋磁性半導(dǎo)體被認(rèn)為是最有可能實(shí)現(xiàn)具有自旋自由度來制造自旋電子器件的主導(dǎo)材料。通過對In2O3進(jìn)行過渡金屬摻雜和引入氧空位可以使其具有優(yōu)秀的磁、光電、氣敏性能，使得In2O3基稀磁半導(dǎo)體的研究成為稀磁半導(dǎo)體

2、研究領(lǐng)域里的熱點(diǎn)。 本文通過高溫固相合成法和電子束真空蒸鍍法制備出了（In0.9—xFe0.1Nix）2O3（0≤x≤0.03）多晶塊體和薄膜樣品。使用XRD、SEM、VSM等方法對樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和磁性能方面的測量分析，研究了Ni摻雜濃度的變化對Fe：In2O3體系的影響，同時(shí)也研究了塊體和薄膜制備工藝參數(shù)對樣品結(jié)構(gòu)和磁性能的影響，得到了一組較好的工藝參數(shù)。 首先，通過高溫固相反應(yīng)制備（In0. 9—xFe0.1Nix）

3、2O3（0 ≤x≤0.03）塊體，對比在三個(gè)不同的燒結(jié)溫度下樣品的SEM圖，觀察樣品的晶粒發(fā)育情況。得出國相燒結(jié)溫度在1100℃時(shí)，樣品的成晶性最好。 其次，對塊體樣品的XRD和VSM進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)x≤0.02時(shí)，樣品為單相，與立方晶系In2O3相一致；當(dāng)x≥0.02時(shí)，有雜質(zhì)相析出，經(jīng)分析有可能為NiFe2O4。晶格常數(shù)隨著X的增大先減少后增加，在x=0.02時(shí)取最小值10.05A。無Ni摻雜時(shí)，樣品表現(xiàn)為順磁性，摻入Ni后

4、，樣品由順磁行向鐵磁性轉(zhuǎn)變，飽和磁化強(qiáng)度也隨著Ni含量的增加而增大。Nj2+離子的引入，不僅為體系增加了載流子的濃度，同時(shí)Nj2+本身是具有磁矩的，這表明：體系中自旋電子之間是通過載流子進(jìn)行耦合的，磁性來源與摻雜和缺陷引起的載流子濃度的變化密切相關(guān)， 同時(shí)新的磁性離子的引入也可以增強(qiáng)體系的磁性能。 最后，對x=0.02的薄膜樣品進(jìn)行了正交試驗(yàn)，研究了不同鍍膜工藝參數(shù)對樣品結(jié)構(gòu)和磁性能的影響。發(fā)現(xiàn)在氧氬流量比為10/0（SCCM）