多晶Si<,1-x>Mn<,x>:B薄膜的结构、电性和磁性研究

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:markoliu
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
近年来在电子的输运过程中操作和利用电子的另一内禀特性-“自旋”开始受到人们的重视并由此在凝聚态物理中产生了一门新的前沿学科-自旋电子学(spintronics)。自旋电子学由于其丰富的物理内容和巨大的应用前景,引起了物理学界和材料学界的广泛兴趣。由于金属和半导体电阻率差距太大,利用铁磁金属做为自旋极化电流注入源的方法在半导体中得到的自旋极化率通常很低,小于1%。为了解决金属和半导体电阻率适配问题,稀释磁性半导体被认为是一种有效的自选极化注入源材料。硅是近代半导体工业的基础,有着成熟的加工处理工艺。如果能在硅中制备高居里温度的稀释磁性半导体材料将有重要的意义。因此硅基稀释磁性半导体的制备引起世人的广泛注意。自从2003年开始,虽然不断有报道成功制备了高居里温度的硅基稀磁半导体,但是各个小组的结果并不一致,居里温度也从70 K到高过400 K不等。而且硅基稀磁半导体的磁性机制也没有统一的论断,磁性是以空穴为媒介的或者是替代为Mn离子和间隙位Mn离子相互作用导致的还是由其他因素引起的,到目前为止还没有很好的理论解释,仍是理论研究的热点。基于此研究背景,本文系统地研究了多晶Si1-xMnx:B薄膜的结构、电性和磁性,主要内容有: 1.利用磁控溅射和后续的快速热处理过程制备了一系列的Mn、B共掺的多晶Si1-xMnx:B薄膜。磁性研究发现,薄膜有两个铁磁相。其中低温铁磁相居里温度在50 K左右,是由X光衍射谱中观察到的杂相Mn4Si7引起的。高温铁磁相居里温度为250 K,是因为Mn离子替代进入了Si晶格导致的。根据霍尔效应发现样品是p型的。杂相Mn4Si7对样品的空穴浓度有影响。相同有效Mn掺杂量的两系列样品中,空穴浓度大的样品饱和磁化强度更强,这证明在(Mn,Si)体系中,磁性是以空穴为媒介的。 2.利用等离子体化学气相沉积技术对多晶Si1-xMnx:B薄膜样品进行了氢化处理。氢化处理后没有观测到样品的微结构变化,而样品的高温饱和磁化强度却减小了。对氢化前后样品的电性分析发现,氢化后由于B和H结合,降低了受主能级的浓度,导致样品的空穴浓度降低。可见,样品的高温饱和磁化强度和样品中空穴浓度有着密切的关系。这和前面实验结果是一致的,也符合Dietl的平均场理论模型,再次肯定了在(Mn,Si)体系中,磁性是以空穴为媒介的。
其他文献
随着现代新材料、新技术、新工艺的发展,传感器的应用日益广泛,位移传感器又是整个传感器领域很重要的一部分,变栅距光栅因为有比等栅距光栅优良的光学特性,可以用于制作位移传感
处于发展中的集成光学以及全光网络中密集波分多路复用等系统要求其间的部件具有微型化的特点,以便于集成。鉴于目前的光隔离器不具有微型化的特点,显然不便于未来的光集成。从
在本论文中,研究了来自壳型超新星遗迹的多波段非热辐射并发展了超新星遗迹中粒子的产生,非热光子与中微子发射的含时模型.在这样一个模型中,演化的超新星遗迹通过激波加速过程使
开口谐振环,作为目前左手材料领域的一个重要研究热点,在微波频段特别是太赫兹频段具有许多特殊的性质,所以开口谐振环滤波器结构在军事和民用领域有着许多潜在的应用。本文
随着时间反演研究被逐渐引入电磁波领域,电磁波时间反演技术由于其独特的自适应空时聚焦特性,在通信领域尤其是复杂分布环境的通信中获得广泛关注,成为短距无线通信应用中一
多波束探测系统可以弥补单波束探测系统的覆盖范围小的缺陷,满足精密水下测量的要求,全面、准确、高效地获取海底细微结构,能实现探测范围的宽覆盖。参量阵探测声呐可以在小换能
在本论文中,我们首先对脉冲星云的基本情况进行了简要的介绍,扼要介绍了脉冲星云中产生高能辐射的物理过程,包括轻子和强子起源的高能辐射过程,同时对脉冲星云的演化和与能量有关
场发射是利用电场将材料内部的电子拉出材料表面而成为自由电子。这是一种冷发射,它除电场外,既不需加热,也不会发光,因此是一种较好的电子发射方式,现已应用于显示技术和真空微电
微电子技术领域,包括大规模集成电路,光子晶体材料及器件的发展使其关键技术尺寸开始进入纳米技术领域。由于现在微电子半导体芯片的集成度很高,而且几乎各种复杂的微加工形
数字式超声无损检测设备是计算机技术和超声检测技术相结合的产物。它是在传统的超声检测仪的基础上,采用计算机技术实现仪器功能的精确和自动控制、信号获取和处理的数字化和