| 题名 | Co掺杂ZnO稀磁半导体的制备与磁性研究 |
| 作者 | 曹萍 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-16 |
| 授予单位 | 中国科学院长春光学精密机械与物理所 |
| 授予地点 | 长春光学精密机械与物理所 |
| 导师 | 申德振 |
| 关键词 | 稀磁半导体 Co掺杂ZnO 磁性 p型掺杂 |
| 其他题名 | The fabrication and magnetic propertiesof Co doped ZnO diluted magnetic semiconductors |
| 学位专业 | 凝聚态物理 |
| 中文摘要 | ZnO是一种宽带隙的半导体材料，室温下禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能高达60 meV，具有优良的物理和化学性质，是目前光电子研究领域的热点。由于理论预测在过渡金属掺杂的ZnO中能够实现室温以上的铁磁性，因此ZnO基稀磁半导体的研究引起了相当广泛的重视。本论文围绕Co 掺杂ZnO稀磁半导体材料中的磁性来源问题，针对载流子等对Co 掺杂ZnO磁性的影响，利用电化学沉积方法和溶胶－凝胶方法制备了一系列Co掺杂ZnO的薄膜，并采用共掺杂方法在ZnO:Co薄膜中分别引入空穴和电子，通过对其结构、光电性质及磁性系统的分析，阐明了Co掺杂ZnO的磁性来源。主要结果如下： 1. 采用不同方法制备的ZnCoO薄膜，虽然其电子浓度达到1015-1016 cm-3，但都是顺磁性的，其本身具有的电子不能够诱导薄膜产生铁磁性，只有在另外引入空穴或电子的情况下，才能够增强铁磁交换作用，从而使ZnO:Co薄膜在室温产生铁磁性。 2. 利用PECVD系统中的NH3等离子体对本征氧化锌进行后处理，我们获得了p-ZnO薄膜，载流子浓度为1016，证明通过化学扩散方法可以使N替代O进入到ZnO晶格中，成为受主，使得样品由n型转为p型。 3. 我们通过电化学沉积方法生长了不同Co浓度掺杂ZnO的薄膜，但没有获得室温下的铁磁性。通过NH3等离子体的后处理，有一部分N原子进入了ZnO晶格替代了一部分O格位，由于存在空穴间接交换作用，产生了被束缚的磁极子，从而导致ZnCoO薄膜产生了室温下的铁磁性。 4. 利用溶胶－凝胶方法成功将不同浓度Cu离子掺入到一定Co2+掺杂浓度的ZnCoO薄膜，XPS的结果证明Cu离子在样品中的化合价为＋1价。电学测量表明样品在Cu掺杂前后实现了转型，从n型变为p型。有Cu+离子掺杂的样品都在室温下具有铁磁性，而且随着Cu离子的掺杂浓度增加饱和磁矩也是增加的。 5. 利用溶胶－凝胶方法成功将不同浓度Al3+掺入到一定Co2+掺杂浓度的ZnCoO薄膜，并且观察到有Al离子掺杂的样品在室温下都具有铁磁性，而且随着Al离子的掺杂浓度增加饱和磁矩也是增加的。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-21 |
| 页码 | 90 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://159.226.165.120//handle/181722/667]  |
| 专题 | 长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曹萍. Co掺杂ZnO稀磁半导体的制备与磁性研究[D]. 长春光学精密机械与物理所. 中国科学院长春光学精密机械与物理所. 2008. |
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