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在半导体薄膜材料领域,国内外的研究主要集中于薄膜材料改性,促进新物质的探索和深层物质结构的研究。作为重要的稀磁半导体材料和光催化材料,SnO2因其独特的物理性能,近年来受到极大的关注。然而,其室温铁磁性的起源尚无明确定论。此外,若能实现对带隙的有效调控,将丰富其在可见光范围内的应用。因此,探索调控其物理性能的方法,并建立磁-光性能的关联成为一个关键的课题。我们利用磁控溅射法制备了外延SnO2、Sn0.94K0.06O2及Sn1-xAlx O2薄膜,并对其微观结构及磁、光、电性能进行了系统研究。1.使用反应溅射法制备了的外延SnO2薄膜。薄膜中存在由于Al2O3基底和SnO2薄膜之间的晶格失配而产生的双轴张应力,且该应力随膜厚的减小而增大。通过增大SnO2 bc面内的张应力,可以得到显著缩小的光学带隙。这表明应力效应有望成为有效剪裁SnO2能带结构的新手段。2.使用磁控溅射法生长了外延Sn0.94K0.06O2薄膜,通过施加纯SnO2缓冲层和改变膜厚的方式调控薄膜的残余应力。XRD的结果表明,缓冲层能够提高Sn0.94K0.06O2薄膜的结晶质量,且能够有效调节薄膜中的张应力。增大Sn0.94K0.06O2 bc面内的张应力,K+优先占据替代位,薄膜中的空穴浓度增大,且光学带隙减小。此外,Sn0.94K0.06O2薄膜的饱和磁化强度随张应力的增大而明显增强。因此,在该体系中,应力效应(张应力)可用于增强空穴引起的铁磁性。3.使用射频溅射法生长了外延Sn1-xAlxO2薄膜。低浓度掺杂时,Al3+优先占据替代位,引入受主缺陷。当掺杂浓度增大到8-10 at.%的范围内时,多数Al3+占据间隙位,引入施主缺陷。同时,光学带隙首先因空穴掺杂而减小,随后由于电子的引入而展宽。对薄膜进行后退火处理,发现空气退火能够使Al3+从替代位(受主掺杂)转移到间隙位(施主掺杂)。当大部分Al3+占据替代位(间隙位)时,薄膜的光学帯隙将减小(增大)。此外,在薄膜中存在施主缺陷(氧空位和Al间隙位),且该缺陷能够显著影响能带结构的情况下,外延Sn1-xAlxO2薄膜的铁磁性仍起源于局域空穴。