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稀磁半导体(Diluted Magneic Semiconductors，DMS)是指在非磁性化合物半导体中通过掺杂引入部分磁性离子所形成的一类新型功能材料。氧化锌(ZnO)作为一种直接带隙的半导体材料，具有良好的透明导电性和紫外激射性质。ZnO掺杂的DMS一直是该领域的研究热点。本文用溶胶—凝胶法制备了Mn、Cu掺杂ZnO的薄膜样品，在大量工艺探索的基础上，结合样品的结构分析、光学性能和磁学性能研究，对ZnO基DMS进行了初步的探索。具体研究内容及结论如下：
1.用溶胶—凝胶法，在硅片和石英衬底上成功制备了具有高度C轴择优取向的MgxZn1-xO、MnxZn1-xO、CuxZn1-xO和Cu、Mn共掺杂的ZnO薄膜。并利用XRD、AFM、XPS、荧光光谱仪、紫外—可见分光光度计、量子超导干涉仪以及单波长椭偏仪和台阶仪等手段分别对薄膜样品的结构、形貌、成分、光学性质、磁学性质及厚度进行了表征和分析。
2.对溶胶—凝胶法制备的MgxZn1-xO薄膜，研究了不同退火温度和不同Mg掺杂浓度对薄膜的结构、光学性质及禁带宽度的影响。发现了退火温度的转折点(700℃)。Mg在ZnO薄膜中形成了替位式掺杂，Mg的掺入调宽了薄膜的光学带隙。
3.对溶胶—凝胶法制备的MnxZn1-xO薄膜，研究了不同退火温度和不同Mn掺杂浓度对薄膜的结构、光学性质、禁带宽度和磁性的影响。Mn2+替代Zn2+进入了ZnO晶格后，禁带宽度随着Mn含量的增加而减小。7％Mn掺杂的样品的饱和磁化强度最大，低于7％掺杂时，随Mn掺杂浓度的增加样品的饱和磁化强度增加，高于7％掺杂时，随Mn掺杂浓度的增加样品的饱和磁化强度减小。
4.对溶胶—凝胶法制备的CuxZn1-xO和Cu、Mn共掺杂的ZnO薄膜，研究了不同退火温度和不同Cu掺杂浓度对薄膜的结构、光学性质、禁带宽度的影响，并对比了Mn掺杂的ZnO薄膜、Cu掺杂的ZnO薄膜和Cu、Mn共掺杂的薄膜的结构、光学性质、禁带宽度和磁性。Cu的掺杂使得禁带宽度减小。Cu、Mn共掺杂的薄膜饱和磁化强度最大，Cu掺杂的样品的饱和磁化强度最小。