ZnMgO薄膜的结构、磁性及光学性质的研究

来源 :山西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tauliwn
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
稀磁半导体材料由于其在未来半导体自旋电子学器件中的巨大潜在应用而受到人们的广泛关注。近几年,3d过渡金属元素掺杂的具有室温铁磁性的宽禁带氧化物半导体材料取得了很大进展,但其磁性来源却一直存在较大争议。最近,非磁性元素掺杂或无掺杂氧化物薄膜的d0铁磁性引起人们的研究兴趣,在这类材料中,不需要考虑第二相磁性杂质对材料磁性的贡献,可以更好地研究材料缺陷等因素对氧化物薄膜磁性的影响。本论文利用脉冲激光沉积系统,在不同的沉积条件下制备出了多个系列的ZnMgO薄膜样品,研究了沉积氧压及靶材中Mg含量的改变对薄膜结构、磁性及光学带隙的影响;并在相同沉积氧压下探究了ZnMgO薄膜中氧空位、磁性与带隙间的关系;另外还研究了不同沉积氧压下制备的ZnMgCoO薄膜,分析了沉积氧压对薄膜结构、磁学及光学性质的影响。主要研究内容如下:(1)我们选用脉冲激光沉积系统,在双抛Al2O3(0001)基片上制备了一系列沉积氧压递变的Zn0.9Mg0.1O薄膜,发现随沉积氧压的增大,薄膜沿c轴方向的晶格常数不断减小,对应的ZnO(002)峰逐渐向右偏移;而薄膜的带隙则随着沉积氧压的增大而减小,这是由于薄膜中的Mg含量与沉积氧压成反比;Zn0.9Mg0.1O薄膜材料的室温饱和磁化强度则呈现出一种先增大后减小的趋势,这可能与氧空位的浓度变化有关,本底真空生长的薄膜中缺陷种类较多,使得氧空位的有效浓度降低,影响了材料的磁性,在沉积氧压增加的过程中,氧空位浓度会出现一个最大值,然后逐渐减小。我们在相同的制备条件下沉积了一系列Zn0.85Mg0.15O薄膜,并得到了与上述变化规律一致的实验结果。此外,我们还选用Zn0.9Mg0.1O合金陶瓷靶材,在完全相同的沉积氧压下制备了一系列Zn0.9Mg0.1O薄膜材料,研究发现氧空位可以起到同时调控薄膜磁性及光学带隙的作用。薄膜中氧空位浓度越大,磁性越强,光学带隙越窄。(2)我们选用纯ZnO陶瓷靶材以及由固相反应法制得的Zn0.95Mg0.05O、Zn0.9Mg0.1O和Zn0.85Mg0.15O合金陶瓷靶材,分别在本底真空和20mTorr氧压下,以双抛Al2O3(0001)基片为衬底制备了多种Zn1-XMgXO薄膜样品,发现随靶材中Mg含量的增加,薄膜ZnO(002)峰对应的2θ值不断增大,这是由于Mg2+半径小于Zn2+半径所致;由于MgO的带隙远大于ZnO的带隙,薄膜中的Mg含量越高,薄膜的带隙也越大;然而,随Mg摩尔百分比(X)的增加,Zn1-XMgXO薄膜的室温饱和磁化强度呈现出先升高后降低的趋势,且在X=0.10时达到最大,导致这种变化规律的原因可能是由于Mg的加入使ZnO晶体中出现更多与室温铁磁性相关的点缺陷,而当Mg的含量过多时,ZnO晶体中的缺陷种类繁复,以致有效缺陷浓度降低所致。(3)选用脉冲激光沉积技术以双抛Al2O3(0001)基片为衬底,在不同的沉积氧压下制备了过渡金属Co掺杂的Zn0.85Mg0.10Co0.05O薄膜,发现随沉积氧压的增大,薄膜ZnO(002)峰逐渐向右偏移,带隙逐渐减小,室温铁磁性先升高后减低,与Zn0.9Mg0.1O和Zn0.85Mg0.15O薄膜的变化规律相同。
其他文献
"三严三实"作为习近平总书记在党的作风建设领域里的新论断,是中国共产党多年来推进作风建设的经验总结和理论升华。"三严三实"内涵丰厚,是党员干部践行社会主义核心价值观的
司法公正是党的十八届三中及四中全会之后我国实现"法治中国"建设的重要内容。保障司法公正实现的重要手段就是司法民主。而司法民主化在我国司法制度中最重要的表现形式即为
<正>虽然随着近几年膝骨性关节炎(OA)西医临床治疗技术的不断发展,其治愈率不断提高,但远期疗效却并不尽如人意。因此,发挥中医药的内在整体调
旅游城镇化正在成为一些民族地区推进城镇化的重要形式。在旅游城镇化过程中,民族地区实现经济发展的同时,也正在面临着宗教信仰的冲突、多元文化的冲突、自然环境的破坏、心
关于中国经济增长模式的理论冲突表现为三个流派:主流观点、反主流观点和非主流观点。关于中国经济增长模式的主流观点和非主流观点的要害问题,是都没有系统考虑中国经济增长
权威民主型教养方式是指严格要求与理解尊重相结合的教养方式,一方面父母严于律己并对孩子严格要求,另一方面理解和尊重孩子,关切孩子的权利,给孩子自由。权威民主型教养方式
本篇论文所写的气密性检测工艺是驾驶室内饰装配工艺的重要组成部分。气密性检测工艺是采用具有先进技术的气密性检测设备—驾驶室总成气密性检测仪,并运用合理有效的工艺控
阐述乳腺监测智能内衣的发展现状,分析乳腺生理信息的监测信号,介绍乳腺监测智能内衣的设计技术,包括信号监测点的选取、温湿度信号和血流量信号的监测,并从美观性、舒适性、
微信营销是当今经济时代企业营销战略中重要的组成部分。微信操作便捷性强,能实现信息及时获取和分享;内容多样、时效性和互动性强,使其获得大众的喜爱。更多的企业开始利用
炉内燃烧是锅炉机组安全稳定和经济运行的重要基础,锅炉氧量在锅炉运行中非常重要,而且是对炉内过程影响非常复杂的参数。在运行中,锅炉氧量参数所表征的锅炉配风状况与实际