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摘 要
自旋电子学是凝聚态领域的一门新型交叉学科,具有丰富的物理现象和巨
大应用价值。目前。有两类这种新型材料得到了广泛重视:一类是稀磁半导体
(DMS)材料;另一类是铁磁/半导体异质结材料,由于这两种新型材料能够
将传统的半导体和磁性材料融合以期开发出新一代的自旋电子器件,所以正日
益受到科技界和工业界的瞩目。
本论文针对上述两种新型材料研究领域的热点和难点,具体对ZnFeS、
Zr正eO和FeSe等材料的制备和表征进行了研究,取得的主要结果如下:
(1)利用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备制备出不同Fe组分
的ZnFeS合金薄膜。通过X射线衍射测量表明当Fe源的流量小于6ml/min时,
样品为六角的单晶结构:当Fe源的含量大于6ml/min时,样品为多晶的立方结
构。此外,随着样品中Fe含量的增加,样品的光学带隙明显变窄,并且由于
Fe.S键的结合能大于Zn-S,导致光电子能谱中S2p向高的束缚能侧移动。
(2)在不同的温度下对一系列ZnFeS样品进行热氧化,发现在800℃下退火
得到的ZnFeO样品,其结晶质量好于其它温度的样品,并在室温下在ZnFeO
样品中观测到其铁磁性。此外,当Fe的含量为O.25时,达到了Fe在Zn0中溶
解度的临界值。
(3)采用低压MOCVD方法在半绝缘的GaAs衬底上制备出高质量的FeSe
薄膜。X射线衍射表明获得的样品为单一取向的四角结构。磁性测量表明样品
的居里温度高于室温,并且在垂直样品表面和平行样品表面方向上观测到了强
的各向异性,易磁化轴为平行于样品表面方向。此外,光学吸收谱和磁圆二色
谱及电阻率随温度的变化关系等测量手段,证实了FeSe具有铁磁半导体特性。
(41利用等离子体对ZnS成膜时的增原子迁移能力作用,制备出高度~致
致发光谱观测到强的紫外发光,表明获得的ZnS纳米棒具有好的结晶性和光学
质量。
关键词:自旋电子学,MOCVD,稀磁半导体,铁磁特性,纳米棒
码秋菊博士论文 Fc基宽带隙II·Ⅵ族稀磁半导体夏FeSe异质结构的生长及特性研究
Abstract
isanew attheborderbetween and
electronics.
Spintronicsdiscipline magnetism
in endofthe
the 20th kindsof
century.Atpresent,twO
developedquickly spintronic
materialshave much iSthe
receivedattention:onedilute semiconductors
magnetic
otheristhe materials.nleseix)th
(DMS)。the ferromagnet/semiconductorhy’brid
and
conventionalsemiconductor a
materials,become
materials,combining magnetic
newfocusonthe andindustrialfieldbecausewhichCanbemakenew
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