zno稀磁半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)的制備和性能研究

1、華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文ZnO稀磁半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)的制備和性能研究姓名：劉偉景申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師：唐曉東20100401華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文補(bǔ)償，其單電離氧空位濃度( W ) 和飽和磁化強(qiáng)度都有一定程度的降低。對(duì)于C u 摻雜Z n O 體系，雖然其不同熱處理情況下缺陷狀態(tài)的變化與上述三個(gè)體系略有不同，但其飽和磁化強(qiáng)度與單電離氧空位( V o + ) 濃度的依賴關(guān)系和M n 、N i摻雜和未摻雜體系中

2、的是一致的。為尋求Z n O 稀磁半導(dǎo)體中本征缺陷和摻雜元素對(duì)其磁學(xué)特性影響的理論解釋，我們采用第一性原理分別計(jì)算了M n ( 1 ．5 ％) 、N i ( 1 ％) 、C u ( 1 ％) 摻雜和無(wú)摻雜Z n O 樣品中可能的磁性缺陷中心一不同價(jià)態(tài)的氧空位V o ( V 0 0 ，V o + 和V o + + ) 及其與摻雜離子形成的復(fù)合體( T M ．V o ，T M ．V 。．T M ) ，鋅空位( ％) 和氧／鋅填隙位( 0 i

3、 ／z n i ) 等的磁矩。結(jié)果表明，單個(gè)氧空位中，只有單電離氧空位( v o + ) 具有磁性( 約1 0 B ) ；關(guān)于氧空位V o —T M 和T M ．V o ．T M 復(fù)合體的磁性，不同摻雜離子，結(jié)果不盡相同，氧空位與M n 的復(fù)合體，所有計(jì)算結(jié)果都有相近的磁矩( 約4 ．9 9 9 B ) ，氧空位與N i 的復(fù)合體的磁矩介于1 ．4 №。氧空位與c u的復(fù)合體中，只有W ．C u 、v ■．C u 、C u ．V r ．

4、c u 復(fù)合體的磁矩介于1 ．2 p B 。根據(jù)上述理論計(jì)算，結(jié)合熒光光譜、缺陷分析和磁學(xué)特性測(cè)試的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)Z n O 稀磁半導(dǎo)體中單電離氧空位V ：是其鐵磁性的一個(gè)最主要的來(lái)源，而且各個(gè)樣品的飽和磁矩與樣品中單電離氧空位( V ：) 的濃度具有一定的正相關(guān)。尤其是對(duì)未摻雜Z n O 體系的鐵磁性研究，更說(shuō)明了單電離氧空位( V ：) 是Z n O體系具有鐵磁性的一個(gè)主要因素。對(duì)于M n 、N i 、C u 摻雜Z n O 稀磁半

5、導(dǎo)體體系，其鐵磁性是由單電離氧空位( V o + ) 和體系中不同價(jià)態(tài)氧空位V 0 與摻雜離子形成的復(fù)合體的鐵磁耦合共同引起，而單電離氧空位( W ) 在其中依然起到了一個(gè)主導(dǎo)作用。綜上所述，可以看到，雖然不同摻雜體系樣品的磁學(xué)特性表現(xiàn)出一定的差異，但有一個(gè)共同點(diǎn)就是，在所研究的Z n O 稀磁半導(dǎo)體體系中，缺陷狀態(tài)( 主要是V o ) 的變化比摻雜離子的變化對(duì)體系的磁性起到更為顯著的影響?；诶碚撚?jì)算、光譜測(cè)試、缺陷分析和磁性測(cè)試結(jié)果