In2O3及SiC基稀磁半导体薄膜的局域结构和磁、输运性能研究.pdf

癝基稀磁半导体薄膜的局域结构和磁、输运性能研究天津理工大学研究生学位论文昵胨妒垦学科专业:材料物理与化学研究方向:低维稀磁半导体材料的制备与物性作者姓名:段岭申指导教安玉凯副教授年分类号:密级:。
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:张妗冲签字日期:加卜年砂月/签字日期:钞Ⅳ年钞月哟日学位论文版权使用授权书独创性声明签字日期:矽陟年纱月日一/人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得丞洼堡王太堂丞洼理王太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼堡王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本学位论文作者完全了解有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编,以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得或‘
摘要本论文采用射频磁控溅射法分别制备了不同浓度、掺杂№基稀磁半导体形式进入如晶格,薄膜中不存在团簇,的第二相氧化物及间隙原子等。浓度№薄膜全部形成了方铁锰矿结构,元素主要以离子替位钡男问浇稀磁半导体蚣婢甙氲继搴痛判缘奶氐悖丛谕恢植牧现型庇τ玫缱自旋和电子电荷两种自由度,而受到广泛关注。同时,其作为自旋电子学器件的后备材料,迅速成为研究的热点。目前,写τ谘芯拷锥危嬖诘奈侍庵饕<性诖判来源和磁性调节机制两个方面。如果能解决这些问题,必将给未来电子信息技术的发展带来巨大影响。薄膜,以及不同浓度掺杂或、共掺杂〈虐氲继灞∧ぁ2⒗肵、、、、、甌、以及甐等手段对薄膜进行一系列的结构表征及自旋相关磁、输运特性的研究。获得的主要成果如下:⒀芯苛瞬煌琈ǘ炔粼覫薄膜样品的局域结构及磁、输运性能。结果发现:不同掺杂浓度∧とú啃纬闪朔教炭蠼峁梗琈K匾詌Ⅵ离子替位的对于不同掺杂浓度∧,.プ畹停湓亓髯优ǘ仍糽襝×硌刁,导电机制符合的变程跃迁模型。电阻率随掺杂浓度的增加先增加后减小,禁带宽度随掺杂浓度增加而减小。不同掺杂浓度∧ぞ哂惺椅绿判裕ズ痛呕慷人鍹粼优度的增加先增加后减小。根据这些表征和测试结果,我们提出了一种可能的铁磁性产生机理,即电子通过与电子的耦合杂化,使电子极化,且电子被极化的概率与杂化程度有关,然后电子通过变程跳跃模式,在一定范围内跃迁到能级相近的原子杂化轨道上,进行自旋交换,从而实现长程磁有序。⒀芯苛瞬煌珻粼优ǘ菼薄膜样品的局域结构及磁、输运性能。不同掺杂Ц瘢∧ぶ胁淮嬖贑鹗粞趸锏诙嗪图湎禖樱切纬闪松倭緾团簇。对于不同浓度掺杂∧ぃ涞缱杪仕鍯粼优ǘ鹊脑黾佣跣。亓子浓度约~,导电机制符合的变程跃迁模型。不同掺杂浓度∧ぞ哂惺椅绿判裕ズ痛呕慷人鍯粼优ǘ鹊脑黾酉仍黾雍蠹跣根据测试结果,团簇对掺杂的磁性有一定贡献,但并不是唯一来源,而且直接交换、载流子为媒介的理论和束缚磁极子P途荒芙馐推浯判变化规律。因此,我们仍然支持变程跃迁调节长程磁有序的观点。⒀芯苛酥票柑。嘶鸷退火的掺杂以及、共掺杂〈虐导体薄膜的局域结构和磁、输运性能。对于不同浓度掺杂∧ぃ徊糠諧K形成团簇,另一部分则替位了Ц裰械腃原子和原子,且以替位为主。制备态的不同掺杂浓度∧さ脑亓髯优ǘ仍×~×,掺杂∧さ牡嫉缁品螮的变程跃迁模型,且电阻率随掺杂浓度的增加而减小。对于、共掺杂∧ぃ煌嘶鹞露认拢珻K鼐缘ブ侍虲~×
替位或替位态存在。芯糠⑾郑孀臡粼优ǘ鹊脑黾樱珻膊粼覵薄膜婕渚嘣龃螅盋糯睾虲团簇减少。当掺杂浓度达到ィ、在械娜芙舛仁保龀鯟诙啵面间距减小。、共掺杂∧に鍹粼优ǘ鹊脑黾釉亓髯优ǘ仍龃螅缱杪始跣。ズ痛呕慷仍先增大后减小,且的掺入使铁磁性明显增强。结合局域结构及磁、输运性能测试结果可以认为:、共掺杂∧ぶ票柑嫱嘶鹛反判跃碈位原子,磁性大小受束缚磁极子调节。关键词:琒,稀磁半导体,局域结构,磁性,输运性能
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目录掺杂№薄膜的湎哐苌浞治觥掺杂№薄膜的局域结构分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.掺杂如薄膜的磁性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..掺杂№薄膜磁性来源的解释⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯稀磁半导体研究概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.〈虐氲继寮蚪椤.〈虐氲继宓难芯肯肿础〈虐氲继濉慕峁固匦浴基稀磁半导体的研究现状及存在问题⋯⋯