基于XPS与XAS的稀磁半导体GaMnN电子结构研究

采用基于同步辐射技术的X射线光电子能谱(XPS)与X射线吸收谱(XAS)测试由金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术制备的不同Mn掺杂浓度的稀磁半导体GaMnN薄膜的电子结构,探究Mn掺杂浓度对磁性原子Mn周围的局域环境和电子态等方面的影响,并阐述材料铁磁性变化的机理. XPS和XAS图谱分析表明：Mn²⁺和Mn³⁺共存于薄膜样品内,样品D中Mn²⁺占比高达70%-80%,N空位随Mn掺杂浓度增加而增多且N空位能够使空穴浓度降低,导致Mn 3d和N 2p轨道间的相互交换作用减小,从而减弱体系铁磁性.此外,Mn不同的掺杂浓度会影响GaMnN薄膜p-d耦合杂化能力的强弱,当掺Mn 1.8%时具有较强的p-d耦合杂化能力.