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文檔簡(jiǎn)介
1、本論文采用磁控濺射法,在SiO2/Si(100)和超白玻璃基片上制備Co/Sn共摻雜In2O3稀磁半導(dǎo)體薄膜。利用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(XAFS),電阻溫度曲線(R-T)、Hall效應(yīng)、磁電阻(MR)、超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)、紫外-可見(jiàn)光吸收光譜(UV)等表征手段研究Co/Sn共摻雜In2O3稀磁半導(dǎo)體,分析p-n共摻雜對(duì)In2O3稀磁半導(dǎo)體薄膜的局域結(jié)構(gòu)及
2、自旋相關(guān)磁、光、輸運(yùn)性能的影響,研究結(jié)果如下:
1、制備了不同Co摻雜濃度的(In0.98-xCoxSn0.02)2O3薄膜。XRD、XPS以及具有元素分辨的同步輻射XAFS測(cè)試表明,制備的(In0.98-xCoxSn0.02)2O3薄膜都具有立方方鐵錳礦In2O3結(jié)構(gòu),晶格中存在大量氧空位,Co主要是以+2價(jià)形式替位In2O3中In3+離子。但即使在低Co摻雜濃度(x=0.05)下,仍有少量Co分離相,即Co金屬磁團(tuán)簇出現(xiàn),
3、隨著Co摻雜濃度增加,Co磁團(tuán)簇也隨之進(jìn)一步增加。輸運(yùn)性能測(cè)試表明,所有薄膜樣品均表現(xiàn)負(fù)磁阻行為,隨著Co摻雜濃度的增加,載流子濃度逐漸降低,電阻率增加。薄膜樣品的導(dǎo)電機(jī)制在低溫區(qū)符合 Mott變程躍遷,而高溫區(qū)符合硬帶躍遷,證實(shí)了載流子有強(qiáng)局域性。U-V測(cè)試分析發(fā)現(xiàn),薄膜樣品的透光率隨Co摻雜濃度的增加逐漸減低,吸收邊發(fā)生紅移,禁帶寬度也逐漸變小。磁性測(cè)試表明,所有樣品都具有有明顯的室溫鐵磁性。隨著Co摻雜濃度的增加,飽和磁化強(qiáng)度先增
4、大后減小。室溫鐵磁性起源排除了載流子媒介機(jī)制,很可能源于氧空位誘發(fā)的束縛磁極子機(jī)制。當(dāng)Co的摻雜濃度過(guò)高時(shí),更多的磁性離子出現(xiàn)在束縛磁極子之外,表現(xiàn)為反鐵磁性,薄膜樣品Ms減弱。
2、制備不同 Sn摻雜濃度變化的(In0.95-xCo0.05Snx)2O3)薄膜。局域結(jié)構(gòu)分析表明,制備的(In0.95-xCo0.05Snx)2O3)薄膜都具有立方方鐵錳礦In2O3結(jié)構(gòu)。當(dāng)Sn摻雜濃度為 x=0.02時(shí),摻雜的Co和Sn元素主要
5、是以+2和+4價(jià)形式替位In2O3中In3+離子,但存在少量Co金屬磁團(tuán)簇分離相。隨著Sn摻雜濃度增加,Co磁團(tuán)簇逐漸消失,最終完全替位In2O3中In3+離子。這一結(jié)果證實(shí)了Sn4+離子與Co2+離子的p-n共摻雜由于具有相反的電性而相互吸引,有利于降低晶格取代位置的缺陷形成能,促進(jìn)晶格替位,抑制Co磁團(tuán)簇的產(chǎn)生。輸運(yùn)性能測(cè)試表明,隨著Sn的摻雜濃度增加,n型載流子濃度單調(diào)增加,但薄膜的導(dǎo)電機(jī)制在低溫仍符合Mott變程躍遷,證實(shí)載流子
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