藍(lán)寶石和石英襯底上(Ga，Mn)N薄膜的生長和特性研究.pdf

1、稀磁半導(dǎo)體（DMS）因其可以利用電子的電荷和自旋特性同時(shí)來工作，在新一代光電器件、傳感器件、量子計(jì)算和量子通信器件等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是（Ga，Mn）N更以超過室溫的Tc和本底材料GaN可以在高溫、大功率光電器件領(lǐng)域廣泛應(yīng)用而得到密切的關(guān)注。同時(shí)，（Ga，Mn）N在太陽能電池方面也極具前景，在（Ga，Mn）N中，Mn的摻入會引進(jìn)中間帶，大大提高了太陽能電池效率。 實(shí)驗(yàn)是在自行研制的配有反射高能電子衍射（RHEED）原位

2、監(jiān)測設(shè)備的電子回旋共振—等離子體增強(qiáng)金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積（ECR—PEMOCVD）裝置上進(jìn)行的。本文采用二茂錳（Cp2Mn）作為錳源，高純氮?dú)猓∟2）作為氮源，分別利用三乙基鎵（TEGa）和三甲基鎵（TMGa）作為鎵源，在藍(lán)寶石（a—Al2O3）襯底上和石英襯底上生長（Ga，Mn）N薄膜。 利用RHEED、原子力顯微鏡（AFM）、X射線衍射（XRD）表征（Ga，Mn）N薄膜的表面形貌和結(jié)構(gòu)特征，利用光致發(fā)光（PL）譜表征薄膜的

3、光學(xué)性質(zhì)，超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）用來表征薄膜的磁性。 a—Al2O3襯底上生長的（Ga，Mn）N薄膜Mn含量可達(dá)3％，具有良好的（0002）擇優(yōu)取向和纖鋅礦結(jié)構(gòu)，薄膜為單一相，表面形貌是由許多亞微米量級的晶粒按一致的取向規(guī)則堆砌而成，具有一個(gè)結(jié)合能為453meV的Mn的淺受主，薄膜在室溫下具有鐵磁性，沒有發(fā)現(xiàn)超順磁性和自旋玻璃態(tài)，居里溫度可達(dá)400K。 在石英襯底上生長的（Ga，Mn）N薄膜Mn含量較少，適當(dāng)?shù)腡