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铁磁性半导体具有高温铁磁性,最有希望应用于自旋电子学领域,从而引起了广泛的研究。人们通常认为这种磁性来源于材料中的缺陷,但还没有对d0铁磁性与缺陷的关系进行过系统的定量研究。研究表明,含有缺陷的MgO单晶具有d0铁磁性,而其简单的面心立方晶体结构有利于人们完整准确地表征MgO单晶的缺陷组态。因此,详细地研究MgO单晶中的点缺陷组态,并与磁性测量结果结合起来,将有助于揭示d0铁磁性的产生机制。 本文利用X射线漫散射技术研究了辐照处理的MgO单晶的点缺陷组态。运用在晶格动力学理论基础上得出的X射线漫散射强度公式,计算了MgO单晶中的立方缺陷和偶极力缺陷引起的X射线漫散射等强度面。 论文选用商用(001)取向的MgO单晶,经60Co进行辐照处理,辐照剂量分别为100 kGy、150 kGy和200 kGy。在北京同步辐射实验漫散射站测量了不同温度条件下MgO单晶200和311倒易阵点附近的X射线漫散射强度。将实验测出的倒易空间图与计算得出的X射线漫散射等强度分布曲线对比分析,结果表明:(1)[200]和[311]倒易格矢径向漫散射强度分布结果显示,辐照剂量越大,MgO单晶的Bragg峰越弱,这说明辐照后引入的缺陷破坏了晶格的完美性。(2) MgO单晶经过辐照后,Bragg衍射角变小,说明晶格常数变大。200 kGy剂量辐照样品的(311)衍射峰有劈裂现象,可能暗示了复杂缺陷的形成。X射线漫散射主要反映弱畸变区。在弱畸变区,晶格常数变大,是间隙原子造成的结果。(3)200倒易阵点周围等强度图与对偶极力缺陷计算的漫散射等强度曲线相吻合,表明MgO单晶经辐照引入了<110>劈裂间隙原子。由缺陷的稳定性分析知,辐照MgO单晶中还应存在<100>劈裂间隙原子。间隙原子的形成总是伴随着空位的产生,因此,辐照MgO单晶中也必然存在空位。黄昆漫散射来源于应变区域,应变的区域越大,黄昆漫散射强度也就越大。与间隙原子相比,空位引起的晶格畸变小很多,引起的X射线漫散射强度也要更小。因此,X射线漫散射技术不能给出更多有关空位的信息。