氧化鋅摻鐵稀磁半導體的制備和性質(zhì)研究.pdf

1、稀磁半導體學是自旋電子學的一個重要分支。稀磁半導體是將磁性過渡金屬或稀土離子摻入傳統(tǒng)非磁性半導體并占掘其品格位置，通過磁性離子與非磁性離子之間的sp-d或RKKY交換作用使半導體的微觀磁矩在特定外界條件下具有一定取向性，并從宏觀上表現(xiàn)出磁性。稀磁半導體將同時利用載流子的電荷和自旋態(tài)兩個自由度，從而使得高密度半導體集成電路、非易失性存儲器等器件的實現(xiàn)成為可能。在稀磁半導體的多種基質(zhì)材料中，氧化鋅由于其具有獨特的光電特性及廣泛的潛在應(yīng)用背景

2、，成為近年來稀磁半導體研究中的熱點之一。 為尋找一種方便高效的稀磁半導體制備方法，本文分別利用磁控濺射和溶膠-凝膠法制備了鐵離子摻雜氧化鋅基稀磁材料，并對所制備材料的磁學和相關(guān)物理特性進行了研究。 本文通過靶材局域摻雜的方式來實現(xiàn)磁控濺射法中鐵離子的摻雜，制備了多種不同鐵元素摻雜濃度的氧化鋅薄膜。使用電感耦合等離子光譜儀ICP測量了薄膜中鐵離子的實際摻雜濃度，并通過X射線衍射研究了制備條件、高溫退火對薄膜結(jié)晶狀態(tài)的影響。

3、研究結(jié)果表明通過該方法制得了具有良好結(jié)晶狀態(tài)的氧化鋅薄膜。使用超導量子干涉儀對不同制備條件下的薄膜進行了低溫磁滯回測量。 溶膠-凝膠法與磁控濺射技術(shù)相比具有易于控制摻雜量的特點。本文利用該方法和高溫燒結(jié)相結(jié)合分別制備Zn1-xFexO稀磁半導體粉木和薄膜，討論了摻雜濃度對材料物理特性的影響，并對不同形態(tài)材料的晶格結(jié)構(gòu)、表面形貌進行了比較分析。分別測量了粉末和薄膜樣品的磁化率隨溫度變化曲線以及磁滯回曲線。 通過對實驗結(jié)果進