ZnO基稀磁半导体高温铁磁性及其缺陷调控机理

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jansan77
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
随着自旋电子学的发展,稀磁半导体由于兼容传统半导体以及具备同时操纵电荷和自旋的可能性,受到了各国科学家的广泛关注。目前,典型的稀磁半导体(例如:过渡金属元素Mn掺杂的GaAs/InAs)具有很低的铁磁居里温度(Tc﹤172K)。因此,在实现广泛应用的过程中遇到的最大难题是如何有效的从本质上提高稀磁半导体的铁磁居里温度(Tc)。有趣的是,在基于ZnO的稀磁半导体中理论预测了其存在室温铁磁性的可能性。这导致了近年来人们对ZnO基稀磁半导体的大量探索。本文通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法详细研究了在杂质Cu和Ni共掺杂的ZnO半导体中铁磁性调制机理以及在非磁性元素C掺杂的ZnO半导体(ZnO:C)中磁性变化机理。其主要内容包括:首先详细研究了杂质Cu对Ni掺杂的ZnO体系(ZnO:Ni)铁磁性的调制机理。研究结果表明:在Cu掺杂的ZnO:Ni体系中,杂质Cu对Ni-Ni磁性相互作用具有一个远程的调制作用并且能显著地增强体系的铁磁稳定性。这样的调制对于提高ZnO基稀磁半导体的铁磁居里温度是非常有益的。进一步的分析表明Cu在ZnO:Ni中诱导的磁矩对于铁磁稳定性的提高是必不可少的。自旋极化的Cu杂质类似于一个新增的通道有效地促进了Ni杂质之间自旋极化的渗透。因此,与ZnO:Ni体系相比,Cu和Ni共掺杂的ZnO半导体具有了更强的铁磁稳定性。其次研究了在非磁性元素C掺杂的ZnO半导体中由附加缺陷所导致的磁性变化机理。作为例子,我们主要探讨了空位缺陷对于ZnO:C磁性的影响。研究表明:Zn空位的存在明显地增加了C所导致的磁矩,然而O空位的存在能够抑制这个磁矩。这些磁矩的变化可以归咎于在C和空位之间的电荷转移以及他们之间的磁性相互作用。这个结果很好的解释了在试验中所观测到的变化的C磁矩(1.3μB-3.0μB)。为了能精确地调控ZnO:C的铁磁性,我们进一步考虑了替位缺陷Li和Al调制的作用。研究表明:少量的杂质Al能进一步稳定ZnO:C铁磁性。相反,杂质Li的出现使得ZnO:C的铁磁性消失了。因此,在ZnO:C系统中磁性对实验条件的这种敏感性能够被用于获得理想的ZnO基稀磁半导体。
其他文献
光纤嵌入式荧光检测方法是近几年出现的毛细管电泳芯片检测手段之一,其检测光路结构简单,系统体积小,不需要复杂的光学仪器,具有传统共聚焦式检测系统不可比拟的优点,对于检
0 前言 安徽淮化集团有限公司合成氨二分厂2台离心式压缩机(氢氮气压缩机和氨压缩机)的轴端密封均采用浮环油膜密封。压缩机投运以来,该机组发生过不同形式的密封油进缸事故,造
随着企业间竞争的不断加剧,制造业企业为了进行最优资源配置、控制成本、追求利润,逐渐将其非核心服务业务外包出去。制造业服务外包作为一种重要的经济行为受到越来越多的关
铁电薄膜介质移相器相比较其它类型的移相器具有成本低、体积小、抗辐射、驱动功率低、可靠性强等优点而备受人们青睐,是军用雷达领域的热点研究对象。本文主要对叉指电容加
由于激光写入设备加工器件衍射效率高、加工尺寸大、制作衍射器件过程简单及加工精度高等特点,被广泛应用于加工各种衍射光学器件,是加工衍射光学器件的一种重要手段。本课题
本论文设计了RFID单芯片阅读器中的频率综合器。采用UMC 0.18umCMOS工艺,要求建立时间为100us,相位噪声为-123dbc/hz@500khz,调谐范围为800Mhz~950Mhz,频道宽度为250khz的del
电力电子技术的发展对国民经济产生了巨大的社会和经济效益,同时也带来了日益严重的电力系统谐波污染。谐波的严重危害使得抑制谐波提高电能质量成为电力工作者面临的重大挑
苹果是重要的大宗水果之一,果实中的营养成分是评价其内在品质的重要指标,对果实风味和商品价值也具有重要影响。‘瑞阳’、‘瑞雪’是西北农林科技大学最新选育的两个优质晚熟苹果新品种,具有综合栽培性状好、果实品质优等突出特点,推广应用前景广阔,但有关两个新品种在果实营养物质种类和含量方面的特性以及与其亲本间的差异分析在以前研究中尚未涉及。为此,本研究以‘瑞阳’、‘瑞雪’及其亲本‘秦冠’、‘富士’、‘粉红女
伴随着嵌入式技术的发展,数字信号处理器(DSP)在通讯、计算机等中得到了广泛的应用。但由于现代雷达、声纳信号处理运算量大,实时性强,所以用单片DSP处理器已经很难满足系统
随着2006年下半年开始,中国股票市场不断升温,股票价格上涨很快的同时各个行业的股价也变化很大,继续依靠传统单一的相对估值方法对所有类型的企业估值的方式已经不再适用。