掺杂ZnO稀磁材料薄膜制备工艺及室温磁性研究.pdf

摘要功能器件。其中,纤锌矿结构的捎诰哂猩の露冉系停ぷ邮磕芙洗,。捎梅植愦趴亟ι洌胁奈狢癦,制备不同浓度掺杂∧ぁI淦礪靶的溅射功率约,改变直流靶的溅射功率为,来改变掺杂浓度。经测试分析晶较好。一些,可能衬底晶格常数与慕咏潭炔煌贾略谕止ひ障律さ谋∧の⒔峁溅射小一些,最终造成制备的薄膜样品结构及缺陷不同,也会影响其室温磁性的不同。治鋈衔狢篫掺杂体系的室温铁磁性来源于其本质属性,即铁磁性交换与反铁磁性交换作崩的竞争。关键词:稀磁半导体,趴亟ι洌芙耗悍ǎ椅绿判稀磁半导体牧峡衫玫缱幼孕枘芰啃。卓刂频扔诺闶迪中矶嘈碌亩本文先介绍了目前人们对稀磁半导体的有关研究,着重介绍鵇研究情况。为寻找一种较好的制备掺杂〈挪牧系墓ひ辗桨福颐怯么趴胤植憬ι浼肮步Ψㄖ票了掺杂∧ぃ⒂萌芙阂荒悍猤票窮粼覼薄膜。研究薄膜样品的结构、成分与磁学性质。票腹ひ昭芯溅射功率约,直流靶的溅射功率约为,通过改变每层共溅时间来改变掺杂浓度。经测试分析得到每次共溅时间为床粼优ǘ任%时,衬底为硅片时的样品结晶效果最好,但衬底为载玻片时的样品铁磁性最强。捎霉步ι浒胁奈猚癦,制备不同浓度掺杂∧ぁMü潭ㄉ淦礪靶的得到直流靶功率为床粼优ǘ任%时,样品结晶效果最好,但直流靶功率为床粼优ǘ任%时的样品铁磁性最强。,乙醇胺为稳定剂,用溶胶凝胶法制备掺杂∧ぁ>馐苑治龅玫匠牡孜9杵崂ㄖ票傅谋∧そ椅麓判匝芯牡追直鹞9杵霸夭F植憬ι洳鬋%时,载玻片上样品的磁性能更好的不同,掺杂离子的分布不同,从而影响到室温磁性的不同。牡拙T夭F鬰%时,用分层溅射制备的样品磁性能比共溅射制备的样品磁性能要好。这可能是由于共溅射制备的样品掺杂更均匀些,其溅射功率也比分层
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第一章绪论物质的磁性理论过渡金属掺杂中,自旋是电子产生磁距的主要原冈。在稀土元素的掺杂中轨道运动也导磁性。其中亚铁磁性和铁磁性为强磁性,其余的为弱磁性。磁性材料按照导电性划分,旋磁材料、压磁材料及磁光材料等。惰性气体、部分金属和非金属等材料内部原子不存在永久磁距,在外磁场作用下,稀土金属和铁族元素的盐类等材料原子内部存在永久磁距,在外磁场作用下,每个原子产生取向较一致的磁距,显示较弱的磁性,为顺磁性物质,其磁化率与温性。转变点温度称为奈尔温度,温度高时,其磁化率与温度的关系也符合居里一能被磁化,并逐渐达到饱和,则此物质具有铁磁性,此温度称为其居里温度。亚铁磁性物质类似于铁磁性物质,但磁化率较低,随温度增加而增加。如图所示,为不同磁性磁化率与温度的关系示意图。从微观上说,电子的自旋运动和轨道运动,和由此产生的磁距,引起了宏观磁性。在致电子产生磁距。磁性材料的分类:从磁性物理学角度说,物质磁性可分为抗磁性、顺磁性、反铁磁性、亚铁磁性和铁可分为金属磁性材料和氧化物磁性材料。按照其功用划分,可分为永磁材料、软磁材料、外加磁场时不同磁性物质的磁化曲线产生与外磁场方向相反的磁距,此种物质为抗磁性物质,其磁化率疕P∮零的不受温度、磁场影响的很小数值,磁化曲线为直线。度憔永夕斯定律,,>拥コJ琓为绝对温度,为顺磁居里温度。一些过渡族元素的盐类及化合物的磁化率随温度的增加先增加后减小,呈现反铁磁外斯定律。若在温度高于一定值时,材料磁化率随温度的增加逐渐减小,且外加磁场很小时就第一章绪论
。。。/矿\厂。物质的磁性在一些条件下可发生变化。在外磁场作用下,铁磁性物质中微粒磁距取有另外三种磁性的物质内部磁距的抵消使磁化率较小。而磁场撤去后顺磁性与抗铁磁性≮图为铁磁材料的磁滞同线,曲线为磁化曲线,为剩余磁感应强度,为向平行,磁化率较大。亚铁磁性物质磁距不能完全抵消,磁化率低十铁磁性物质。而具物质的磁性几乎全部消失,铁磁性物质仍有磁性。磁性物质根据磁场去除后去磁的难易程度可分为硬磁与软磁材料。挪牧系拇胖突叵磁化曲线和磁滞回线可确定磁性材料的主要特性参数如饱和磁化强度、居里温度或奈耳温度、磁导率、矫顽力、剩磁、磁损耗、磁各向异性等。、第一章绪论图磁化率与温度的关系】图铁磁材料的磁滞回线,’‘,●●,,
砦砹愣辫黼稀磁半导体的有关研究.〈虐氲继宓母拍罴胺掷较小,为软磁材料;反之,面积较大,磁滞损耗也较大,为硬磁材料。温度低于居里温铁磁材料的自旋磁化。铁磁金属可提供自旋电子注入到半导体中,而实现较高的注入率,应用到自旋器离子珿取代非磁性半导体晶格中一些非磁性阳离子,材料的磁距在⋯定条件磁性半导体、稀磁半导体的磁距示意图,其中带有箭头的为磁性离子,剩余的为非磁性过渡族元素掺杂和稀土族元素掺杂的话窗氲继宀牧峡苫治#夯衔锇氲继宀牧矫顽力秩泶挪牧虾陀