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Dietl等人预言通过调节载流子浓度和掺杂浓度实现p型稀磁半导体的室温铁磁性。P型CuO是具有1.4eV直接带隙的半导体氧化物,受到国际广泛的关注,并获得最高约90K的居里温度,但关于铁磁性的物理机制还一直存在争议。本文主要探讨了在低掺杂Cu1-xMnxO中的铁磁产生的机制,证明铁磁性起源于束缚磁激子理论模型,主要内容包括: 论文用溶胶凝胶法制备了Cu1-xMnxO(x=0.0,0.06,0.1,0.2)多晶样品。并利用X射线衍射、SQUID、四探针法对样品结构、磁性、输运性质进行分析。Mn原子可以替代CuO晶格中Cu原子形成Cu1-xMnxO化合物。随着Mn掺杂浓度增加,样品铁磁性增强,单个Mn原子的磁矩1.94μB/atom增加到2.66μB/atom再变大到2.77μB/atom,铁磁居里温度也随之升高,达到82.3K。掺杂样品仍表现为绝缘,而带隙随掺杂浓度增加而减小。实验证实低掺杂浓度的Cu1-xMnxO体系中,铁磁性起源于束缚磁极子。 利用N2气氛条件退火改变Cu0.94Mn0.06O和Cu0.8Mn0.2O样品载流子研究载流子浓度的影响。N2退火样品中产生O空位,由此产生的电子对多数载流子空穴的补偿效应使得样品中载流子浓度减小。实验表明N2退火有效的降低了Cu1-xMnxO中的载流子浓度,样品的磁性和居里温度都随着载流子浓度减小而减小,进一步支持了Cu1-xMnxO中的磁性来源于束缚磁极子的形成,并且预期了可以通过增加Cu1-xMnxO样品中的载流子浓度来增加样品的磁性和居里温度。