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随着微电子技术和集成电路工艺的飞速发展,器件尺寸不断减小,以电子作为电荷载体、研究器件输运性质的微电子学面临着各种困难,比如器件的量子效应和单位面积发热量激增。为了克服这些困难,制备出性能更优异的电子器件,一门研究同时利用电子的电荷和自旋两种属性的学科——自旋电子学在上世纪八十年代便应运而生了。实现自旋电子器件的理想途径是制备出一种既具有半导体的带隙,又具有磁性材料的自旋子带劈裂的新材料,而过渡金属元素掺杂的稀磁半导体正好符合这一新型器件的要求。在过去的几十年中,稀磁半导体因其具有新奇的物理性质和在自旋电子学器件上的应用潜力而受到了极大的关注。很多材料体系的稀磁半导体,如ZnO、TiO2、SnO2、In2O3、GaAs和GeMn都被进行了广泛的研究。在各种氧化物稀磁半导体中,过渡金属掺杂的In2O3由于它优异的光学和电学性质引起了人们浓厚的研究兴趣,很多实验已在Fe、Co、Ni和Cr掺杂的In2O3中观察到了室温下的铁磁性。在这些用于掺杂的过渡金属元素中,Fe元素有着独特的优势,因为Fe3+离子具有较大的磁矩,并且Fe离子在In2O3晶格中的溶解度高达20%。以上这些条件使得Fe掺杂In2O3成为了一种吸引人的稀磁半导体。关于Fe掺杂In2O3薄膜的一些研究工作已经报道了它的高温铁磁性,并通过观察到的反常霍尔效应揭示了材料中载流子的自旋极化。这些研究结果都表明Fe掺杂In2O3是一种很有希望应用于自旋电子学器件的铁磁性半导体,因此本论文选取Fe掺杂In2O3薄膜作为研究铁磁性半导体的对象。由于Fe掺杂In2O3薄膜对生长方法和生长条件极为敏感,不同生长条件下制备出的薄膜其性质有可能差异很大,所以研究Fe掺杂In2O3薄膜的物理性质随生长条件的变化规律是十分重要的。同时,为了使Fe掺杂In2O3薄膜更具有可用性,通过适当的方式改善它的结构、形貌和应用方面的性质也有着很大的意义。基于这两点考虑,本论文用脉冲激光沉积方法在YSZ衬底上生长Fe掺杂In2O3外延薄膜,并通过改变以下三个因素来研究它们对Fe掺杂In2O3薄膜的性质的影响：(1)薄膜的生长温度；(2)薄膜的厚度；(3)掺入到Fe掺杂In2O3薄膜中的Sn元素的含量。通过对所有样品的测试与分析,发现这三个因索对Fe掺杂In203薄膜的性质分别有以下影响：(1)在一定的温度范围内,随着薄膜生长温度的升高,更多掺入的Fe离子将会以取代In离子的形式进入In203的晶格,薄膜的本征铁磁性增强。同时薄膜的结晶质量提高,但由连续生长趋向于岛状生长,导电性下降。(2)在一定的厚度范围内,随着蔳膜厚度的增长,薄膜的结构和形貌都有所改善,但光学和电学方面的性质相对变差。变化最显著的是薄膜的磁各向异性,磁化易轴由平行于薄膜表面转变为了垂直于薄膜表面。(3)在有Sn掺入的Fe掺杂In203薄膜中,随着Sn掺杂浓度的增大,薄膜的表面形貌得到显著改善,晶体质量、光学性质和输运性质也都有较大提高。而薄膜的铁磁性并没有随着Sn的掺杂发生明显变化,这一实验现象符合修正的束缚磁极化子模型。