Fe、N共摻雜In2O3基稀磁半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)與磁、輸運性能.pdf

1、利用射頻磁控濺射技術(shù)在SiO2/Si(100)基片上沉積了N單摻和Fe/N共摻In2O3基稀磁半導(dǎo)體薄膜。通過XRD、XPS、XAFS、SQUID、Hall、R-T、M-R、U-V等結(jié)構(gòu)表征與性能測試方法系統(tǒng)地研究了磁性/非磁性元素共摻雜In2O3基稀磁半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)與磁、輸運性質(zhì)。此外，本文還從第一性原理計算角度探究了N單摻和Fe/N共摻In2O3體系電子結(jié)構(gòu)和微觀磁性機制，獲得如下結(jié)論：
　　1、利用射頻磁控濺射技術(shù)生長了不

2、同濃度(0％、2%、5%) N摻雜In2O3薄膜。XRD、XPS等表征測試結(jié)果顯示，N原子是用替位O的形式進入In2O3晶胞，且沒有出現(xiàn)其它雜質(zhì)第二相。不同N摻雜In2O3薄膜都具有明顯室溫鐵磁性和半導(dǎo)體導(dǎo)電特性。隨著N摻雜濃度的增加，薄膜樣品的飽和磁化強度MS單調(diào)增加而載流子濃度、禁帶寬度(Eg)則遞減，這些結(jié)果排除了樣品室溫鐵磁性來源于載流子調(diào)節(jié)機制的可能。第一性原理計算結(jié)果顯示，體系的總磁距隨著摻雜N原子個數(shù)的增加而增加，體系鐵磁

3、性主要由N原子及周圍近鄰O原子之間直接交換作用誘導(dǎo)。
　　2、利用射頻磁控濺射技術(shù)制備了Fe/N共摻雜In2O3薄膜樣品。XRD和XPS表明， Fe/N共摻雜In2O3薄膜仍然保持了In2O3晶格立方方鐵錳礦結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e和N元素分別以+2和+3價混合價態(tài)形式替位In3+以及-3價形式替位O2-進入In2O3晶格，沒有出現(xiàn)Fe和N相關(guān)的第二相。具有元素分辨作用地同步輻射Fe-K邊XAFS測試以及多重散射理論計算表明，F(xiàn)e替位In2O3