K摻雜ZnO薄膜的制備及磁、光、電特性的研究.pdf

1、稀磁半導體由于可以同時利用電子的自旋和電荷屬性而引起了人們的關注。2000年，Dielt等人通過理論計算預言了Mn摻雜p型ZnO中室溫鐵磁性的存在，引起了人們對氧化物半導體的研究熱情，但由于無法排除過渡金屬團簇及第二雜質相的干擾和影響，因此關于鐵磁性起源的問題存在很大爭議。2004年Coey等人提出的d0鐵磁性不僅為當前的磁性理論體系提出新的挑戰(zhàn)，而且有效避免了鐵磁性第二相的影響，對探究鐵磁性起源具有現(xiàn)實指導意義。
　　ZnO是最

2、早被預言具有室溫鐵磁性的寬禁帶半導體，其本身也具有豐富多樣的電學和光學等優(yōu)點，因此成為自旋電子學的研究熱點。我們利用射頻磁控濺射方法，制備了多晶和外延的K摻雜 ZnO(KZO)薄膜樣品及AZO(Al-ZnO)/KZO雙層膜，系統(tǒng)研究了它們的結構、光學、電學和磁學性質，并具體分析了產(chǎn)生鐵磁性及p型導電的原因。
　　研究發(fā)現(xiàn)，對純ZnO薄膜進行空氣退火處理后，樣品磁性增強，我們推斷ZnO薄膜的磁性起源與鋅空位有關。對比退火前后樣品的光

3、致發(fā)光譜發(fā)現(xiàn)，樣品的磁性越強對應的綠光發(fā)光峰越強。對多晶KZO薄膜的研究表明，大量間隙位缺陷(Ki和Zni)的存在導致制備的樣品中沒有 p型導電。在較低的摻雜量下(<8％)，多晶KZO薄膜的載流子濃度隨K含量的增大而減小，其飽和磁化強度隨 K含量增大而增加，這是因為 K+離子占據(jù) Zn2+位置，提供一個空穴充當受主缺陷。
　　對外延KZO薄膜的研究發(fā)現(xiàn)，外延KZO薄膜的導電類型在K含量為6%時發(fā)生了從n型到p型導電的轉變，這主要是