【摘 要】
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近些年来,研究者已经对如何将自旋极化载流子引入到半导体中进行了大量的探索,人们不但对不同过渡族金属元素TM掺杂不同基底的稀磁半导体进行了研究,还花费大量精力探索了不同的
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近些年来,研究者已经对如何将自旋极化载流子引入到半导体中进行了大量的探索,人们不但对不同过渡族金属元素TM掺杂不同基底的稀磁半导体进行了研究,还花费大量精力探索了不同的工艺、掺杂元素和不同的制备环境对稀磁半导体的局域结构和输运性能的影响,期望制备出有应用价值的可推广使用的电子器件。 本文中,我们通过磁控溅射的方法在SiO2/Si(100)基片上在不同的溅射环境下沉积了Co/Fe和Co/Fe/Sn共掺杂In2O3稀磁半导体薄膜。利用不同的材料测试方法和结构表征全面而深入地探索了 In2O3稀磁半导体的晶体结构、各元素的局域结构以及电输运性能,主要结论有: 1、(In0.97-xFe0.03Cox)2O3薄膜样品中,Fe元素取代In元素位置,进入In2O3晶格且以二价和三价的混合价态存在,没有发现Fe及其氧化物第二相。Co元素以替位和单质形式共存,而且随着Co掺入量的增加,Co团簇明显增加,晶格常数先减小再增加。随着Co含量的增加,由金属导电逐渐向半导体导电改变,载流子浓度呈现先减小再增加的趋势,电阻率与之相反。 2、(In0.91-xCo0.06Fe0.03Snx)2O3薄膜,Fe和Co元素都以替位形式进入In2O3晶格,有少量Co团簇出现,没有发现Fe及其氧化物第二相。而在纯Ar环境下制备的薄膜,Sn的掺入明显减少了Co团簇。随着Sn的增加,晶格常数明显降低。不管是纯Ar环境还是Ar:O2比为10:1的环境下,随着Sn元素的掺入,Fe的价态都有降低的趋势。所有样品都为半导体导电属性,导电机制为Mott可变程跃迁机制。随着Sn掺入量的增加,样品载流子浓度增加,电阻率降低。而且存 Ar环境下的载流子浓度明显高于通氧环境的载流子浓度。
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