论文部分内容阅读
自从Dietl等人通过理论研究，预言了GaN基和ZnO基的稀磁半导体材料具有高于室温的居里温度和较强的铁磁性后，使得ZnO基稀磁半导体材料在自旋电子学和自旋电子器件应用方面具有广阔前景。
本论文主要针对两个问题进行了研究：尝试一种新的高居里温度DMS的制备方法：高温高压处理方法；材料中铁磁性起源的分析对Sol-gel法制备过渡金属(Co)掺杂ZnO基磁性半导体材料进行了高温高压环境下的处理，并进行系统的研究，取得的主要结果如下：
1.利用Sol-gel法制备了Co系列掺杂ZnO的稀磁半导体材料，并对制备工艺进行了优化。
2.首次将特殊材料制备中广泛采用的高温高压的方法引入稀磁半导体的制备过程中。并且与传统常压条件下制备的相应样品进行了对比分析，发现了高压条件导致的相分离现象。
3.利用超导量子干涉仪(SQUID)对两个系列样品进行了磁性测量，结果表明两个系列样品都具有高于室温的铁磁性。
4.利用X射线衍射(XRD)，高分辨透射电镜(HRTEM)，X射线光电子能谱分析(XPS)等测量手段对高压和常压两个系列样品的微观结构进行了系统的研究，结果表明常压制备的样品中，掺杂的Co原子基本取代了Zn0中Zn的位置，以替位式存在。而经过高压条件处理的样品发生了固相分离，有Co0相从基体中析出。
5.通过原子磁矩的计算，分析了在有反铁磁性的Co0第二相析出的高压条件样品中磁性来源，认为其来源于掺入Zn0晶格的Co离子之间的交换相互作用产生的内禀铁磁性。