砷化鎵基磁性半導體特性研究.pdf

1、GaAs材料在各種電學器件、光學器件中具有廣泛適用性，基于GaAs的稀磁半導體也倍受關注。通過離子注入法制備的含有MnAs、MnGa磁性粒子的GaAs基磁性半導體的居里溫度Tc可以超過300K，使這種材料在室溫下顯示出磁性。 本論文主要研究了控制注Mn 的GaAs 中MnAs 或GaMn 亞微米磁性粒子的大小、分布以及密度的工藝措施。用離子注入的方法將Mn 離子直接注入到GaAs 襯底中，然后通過退火處理，成功制備出含有MnAs

2、、MnGa 二相粒子的GaAs 基磁性半導體。用原子力顯微鏡、磁力顯微鏡、二次離子質(zhì)譜等方法較系統(tǒng)地研究了退火條件和注入條件對MnAs、MnGa 粒子的影響，發(fā)現(xiàn)退火條件會影響MnAs 或GaMn 亞微米磁性粒子的大小、分布以及密度。在退火溫度的選擇上采用了650℃、850℃以及先500℃然后850℃三種。通過實驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)過650℃退火后的樣品中形成直徑小、密度大的MnAs、MnGa 第二相團簇，而在850℃下退火的樣品中形成的第二相團簇

3、的直徑較大，但是密度較小，這主要是因為溫度較低時，Mn 在GaAs 中的遷移率也較小，因此擴散比高溫下困難，所以會有更多的MnAs 成核點且容易均勻成核，就形成了直徑小、密度大的第二相團簇。使用原子力顯微鏡分析了退火條件對樣品晶格結構的影響。發(fā)現(xiàn)采用先在500℃下退火5 秒然后再在850℃下退火20 秒兩步退火的方法可以使樣品晶格結構得到較好的恢復，MnAs、MnGa 粒子直徑小、密度大。通過二次離子質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)過兩步退火的樣品中Mn