Mn、Fe摻雜Ge基稀磁半導體材料的制備研究.pdf

1、本研究工作介紹了稀磁半導體材料的概念、性質及應用,并采用溶膠-凝膠法、NaBH4還原法、酸誘導水浴液相沉積法和NaBH4還原與熱蒸發(fā)法制備Mn或Fe摻雜Ge基稀磁半導體材料。實驗中通過控制鍺氨前驅液的pH值、摻雜Mn鹽或Fe鹽的種類與濃度、熱處理溫度與時間等工藝參數(shù)制備不同試樣,然后對試樣的形貌、組成、結構、發(fā)光性能、半導體輸運性能和磁學性能進行測試與分析。
　　 用溶膠-凝膠法制各的Fe摻雜Ge基稀磁半導體粉末材料,當含鐵量為

2、1mol％時試樣為單相結構,而當含鐵量為5mol%時試樣出現(xiàn)兩種形貌并且為復相結構。含鐵量為1mol%的試樣表現(xiàn)出室溫鐵磁性可以認為是本征的,并且其居里溫度超過300K。
　　 用NaBH4還原法制備的Mn摻雜Ge基粉末試樣都為非晶態(tài)鍺。在中性條件下,加入Mn(NO3)2為2.5mol%時得到的試樣具有微弱的鐵磁性,加入Mn鹽高于2.5mol%時得到的試樣呈現(xiàn)順磁性。當Mn加入量較低時,用NaBH4還原法制備Mn摻雜Ge基粉末從

3、XRD圖譜中未觀察到與Mn相關的復相。
　　 用酸誘導水浴液相沉積法制備的Fe摻雜Ge基厚膜材料,當Fe摻雜量從0.84mol%到4.16mol%時試樣表現(xiàn)為單相的晶態(tài)鍺結構,并且隨著Fe摻雜量的提高,試樣結晶強度降低,非晶態(tài)部分增多。從試樣的電阻率隨溫度變化率曲線可以看出試樣電阻率變化規(guī)律不隨Fe摻雜量線性變化。通過霍爾效應測量系統(tǒng)測得厚膜試樣為p型半導體,其空穴濃度分別為～1021cm-3量級。試樣都表現(xiàn)出室溫鐵磁性。