對Fe-Co共摻Si薄膜的性能研究.pdf

1、電子既是電荷的負載體，又是自旋的負載體。在傳統(tǒng)的微電子學中，電子的輸運過程僅利用它的荷電性由電場來控制，而它的自旋狀態(tài)是不予考慮的。自旋電子學就是一門以研究電子的自旋極化輸運特性以及基于這些特性而設(shè)計、開發(fā)的新型電子器件為主要內(nèi)容的一門交叉學科。 隨著科學的發(fā)展，半導體中各種自旋極化，如載流子自旋、磁性原子摻雜引入的自旋、半導體組成元素中原子的核自旋等已引起科學家廣泛的重視．這些涉及到半導體材料的自旋研究工作自然就導致了半導體自

2、旋電子學的出現(xiàn)．半導體自旋電子學主要包括兩個領(lǐng)域：一是半導體磁電子學，它是將磁性功能結(jié)合進半導體中，如磁性半導體或半導體與磁性材料的復合體．另一個領(lǐng)域就是半導體量子自旋電子學，它主要是指自旋的量子力學特性在半導體中的應用． 目前，人們主要研究的是Ⅱ—Ⅵ、Ⅳ一Ⅵ、Ⅲ—Ⅴ族化合物基的稀磁半導體，然而，這些化合物半導體為基的稀磁半導體大多不是立方對稱性，利用其制備出的自旋電子學器件很難與現(xiàn)有的Si基微電子器件相集成。考慮到與當前半導體

3、應用中占主體地位的Si電子器件相兼容，人們一直在進行著對Ⅳ族摻雜的研究。只是由于過渡族金屬元素在Si中固溶度很低，所以研究進展比較慢。 在自旋電子學領(lǐng)域里，作為高自旋極化電子源的半金屬材料也被認為是比較好的候選材料。M．A．Chernikov等人提出通過Co電子摻雜進窄帶半導體FeSi中，可以實現(xiàn)Co、Fe替換，并且發(fā)現(xiàn)Fe1—xCoxSi化合物金屬—絕緣體轉(zhuǎn)變在x=0．02時出現(xiàn)。NCHOLU MANYALA等人提出，在窄帶半

4、導體FeSi中摻雜Co可以制成塊狀半金屬材料，他們發(fā)現(xiàn)Fe1—xCoxSi有非常大的反?；魻栃?，并且認為這種效應是本征的，很可能來自于帶間結(jié)構(gòu)的影響而不是雜質(zhì)的擴散，居里溫度達到53K。 本文利用磁控濺射儀采取非熱平衡方式制備了兩個系列FeCoSi薄膜樣品，一個系列是利用（Feco）復合靶與Si靶共濺射制備的。利用XRD對樣品進行結(jié)構(gòu)測量，結(jié)果表明樣品是非晶態(tài)。利用原子力顯微鏡AFM對樣品表面形貌進行測量，結(jié)果顯示薄膜樣品隨著

5、（Feco）摻雜濃度的增加，樣品的粗糙度也隨著增大，（Feco）含量為20％、40％、45％、50％時，樣品粗糙度分別是1．87、2．03、2．57、17．12nm。在室溫下利用AGM對樣品進行磁特性測量，測量結(jié)果表明（FeCo）0．40Si0．60顯示出微弱鐵磁性，制備態(tài)下的矯頑力為61．7840Oe；我們把該樣品在450°下進行退火處理，退火后該樣品的矯頑力為61．8834Oe，退火前后矯頑力大小基本沒有變化，其余樣品均顯示順磁性。

6、利用自行搭建的輸運綜合測量系統(tǒng)測量了室溫T（FeCo）0．40Si0．60樣品的霍爾效應，結(jié)果顯示該樣品沒有明顯的霍爾效應，我們認為這是由于（FeCo）0．40Si0．60弱鐵磁性以及高摻雜（FeCo）引起的。 第二個系列樣品是利用Fe、Co、Si三靶按照Fe、Co配比為2：1和3：1共濺射制備的。利用XRD對樣品進行結(jié)構(gòu)測量，結(jié)果顯示樣品為非晶。利用原子力顯微鏡AFM對樣品表面形貌進行測量，發(fā)現(xiàn)Fe、Co、Si三靶濺射制備的薄