Cr(Co)摻雜Ge(Si)基稀磁半導體的制備與磁性研究.pdf

1、稀釋磁性半導體材料將電子的電荷屬性和自旋屬性集于同一基體，使之同時具有半導體材料的電荷輸運特征和磁性材料的信息存儲特征，成為自旋電子裝置的最佳候選材料。由于傳統(tǒng)的半導體工業(yè)是以半導體材料Si為基礎，基于Ge/Si基稀磁半導體材料易與當前的半導體工業(yè)相兼容，因此引起了眾多研究者的廣泛關注。
　　 目前，Ge/Si基稀磁半導體材料已成為國內外研究的熱門課題。盡管在理論和實驗上已經(jīng)取得了一些較好的結果，但是在這類材料中仍存在一些問題（

2、磁性的起源問題，居里溫度低于室溫等），有待于進一步解決。針對這些問題，本文采用射頻、直流交替磁控濺射技術在n型Si(100)襯底上制備了Cr(Co)摻雜的Ge(Si)基稀磁半導體薄膜，結合樣品的結構、電學性質及磁學性質，對樣品鐵磁性的起源進行了初步探討。
　　 1、Cr摻雜的Ge、Si薄膜樣品：XRD結果顯示所制備的樣品均表現(xiàn)為Ge、Si的衍射峰，未發(fā)現(xiàn)其他第二相；電學性質表明Cr離子在Ge母體中處于淺受主狀態(tài)，不僅提供了局域化

3、自旋，同時也是受主中心，提供空穴載流子；XPS測量結果顯示Cr離子在Si母體中大部分處于為+2價，含有少量的Cr3+；利用XAFS譜檢測，樣品中Cr離子在Ge母體中易于占據(jù)替代位，而在Si母體中易于占據(jù)間隙位；磁性測量結果顯示CrxGe1-x樣品具有低溫鐵磁性，磁性源于替代位Cr離子的d態(tài)電子與Ge原子的p態(tài)電子之間的p-d交換耦合相互作用，而對于CrxSi1-x樣品鐵磁性的產(chǎn)生有待于進一步實驗探究。
　　 2、Co:Si薄膜樣