退火氛围对掺杂ZnO薄膜磁性的影响

采用直流磁控反应共溅法制备了非磁性元素Al和磁性元素Co掺杂的ZnO薄膜, 样品原位真空退火后再空气退火处理. 利用X射线衍射仪(XRD) 和物理性能测量仪(PPMS) 对薄膜的结构和磁性进行了表征. XRD和PPMS结果表明, 不同的退火氛围对掺杂薄膜的结构和磁性有着很大的影响. 真空退火的Al掺杂ZnO薄膜没有观察到铁磁性, 而空气退火的样品却显示出明显的室温铁磁性, 铁磁性的来源与空气退火后导致Al和ZnO基体间电荷转移增强有关. 而对于Co掺杂ZnO薄膜, 真空退火后再空气退火, 室温铁磁性明显减弱. 其磁性变化与Co离子和ZnO基体间电荷转移导致磁性增强和间隙Co原子被氧化导致磁性减弱有关.     

Zn1-xCoxO稀磁半导体薄膜的结构及其磁性研究

利用X射线吸收精细结构、X射线衍射和磁性测量等技术研究脉冲激光气相沉积法制备的Zn1-zCoxO(x=0.01,0.02)稀磁半导体薄膜的结构和磁性.磁性测量结果表明Zn1-xCoxO样品都具有室温铁磁性.X射线衍射结果显示其薄膜样品具有结晶良好的纤锌矿结构.荧光X射线吸收精细结构测试结果表明,脉冲激光气相沉积法制备的样品中的Co离子全部进入ZnO晶格中替代了部分Zn的格点位置,生成单一相的Zn1-xCoxO稀磁半导体.通过对X射线吸收近边结构谱的分析,确定Zn1-xCoxO薄膜中存在O空位,表明Co离子与O空位的相互作用是诱导Zn1-xCoxO产生室温铁磁性的主要原因.     

脉冲激光沉积法制备的Ni1-xFexO稀磁半导体的结构和磁性研究

利用脉冲激光沉积方法制备出了具有室温铁磁性的Ni1-1-xFexO(x=0.02,O.05)稀磁半导体.X射线衍射(XRD)结果表明Ni,1-xFexO的品体结构为Nacl结构,并且在Fe含量较高的Ni095Fe0.05O中出现了少量的a-Fe2O3物相.X射线吸收近边结构谱(XANFS)和X射线光电子能谱(XPs)进一步表明了掺杂的Fe原子替代Ni0日格中Ni原子,并且样品中不存在能够诱导室温磁性的第二相.这些研究结果表明Ni1-xFexO的室温铁磁性是本征的.     

氧气分压对TiO2薄膜结构、磁性及输运性质的影响

采用脉冲激光沉积技术在LaAlO_3(100)基片上制备了TiO_2薄膜,研究了氧气分压对薄膜结构、磁性与输运性质的影响.结构测量表明,TiO_2薄膜的结构与沉积过程中的氧气分压有关,氧气分压的增大有利于薄膜向锐钛矿相转变.磁性测量表明,在较高的氧气分压下制备的TiO_2薄膜表现为顺磁性,在较低氧气分压下制备的TiO_2薄膜表现出明显的室温铁磁性,其铁磁性与氧空位有密切关系.输运测量进一步表明,TiO_2薄膜表现为半导体导电特性,在具有铁磁性的薄膜中还观察到了低温磁电阻效应.     

Co掺杂的ZnO室温铁磁半导体材料制备与磁性和光学特性研究

采用溶胶-凝胶法制备出具有室温铁磁性的Co掺杂的ZnO稀磁半导体材料. 通过对样品的结构、磁性和发光特性的研究发现,样品具有室温铁磁性,并发现其铁磁性源于磁性离子对ZnO中Zn离子的取代. 对不同温度制备的样品的磁性以及其发光特性的变化研究发现,样品的铁磁性与样品中锌间隙位（Zn_i）缺陷的密度有关. 关键词： ZnO 稀磁半导体 铁磁性     

Zn1-xCoxO稀磁半导体薄膜的结构及其磁性研究

利用X射线吸收精细结构、X射线衍射和磁性测量等技术研究脉冲激光气相沉积法制备的Zn_1-xCo_xO (x＝0.01,0.02)稀磁半导体薄膜的结构和磁性.磁性测量结果表明Zn₁-xCo_xO样品都具有室温铁磁性.X射线衍射结果显示其薄膜样品具有结晶良好的纤锌矿结构.荧光X射线吸收精细结构测试结果表明,脉冲激光气相沉积法制备的样品中的Co离子全部进入ZnO晶格中替代了部分Zn的格点位置,生成单一相的Zn_1-xCo_xO 稀磁半导体.通过对X射线吸收近边结构谱的分析,确定Zn_1-xCo_xO薄膜中存在O空位,表明Co离子与O空位的相互作用是诱导Zn_1-xCo_xO产生室温铁磁性的主要原因. 关键词： 1-xCo_xO稀磁半导体')" href="#">Zn_1-xCo_xO稀磁半导体 X射线吸收精细结构谱 脉冲激光气相沉积法     

Mn和N共掺ZnO稀磁半导体薄膜的研究

使用对Zn₂N₃:Mn薄膜热氧化的方法成功制备了高含N量的Mn和N共掺ZnO的稀磁半导体薄膜.在没有N离子共掺的情况下,ZnO:Mn薄膜的铁磁性非常微弱;如果进行N离子的共掺杂,就会发现ZnO:Mn薄膜在室温下表现出非常明显的铁磁性,饱和离子磁矩为0.23 μ_B—0.61 μ_B.这说明N的共掺激发了ZnO:Mn薄膜中的室温铁磁性,也就是受主的共掺引起的空穴有利于ZnO中二价Mn离子的铁磁性耦合,这和最近的相关理论研究符合很好. 关键词： 磁性半导体 受主掺杂 空穴媒介的铁磁性     

(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜表面处缺陷的拉曼光谱研究

采用电感耦合等离子体增强物理气相沉积法制备了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜,超导量子干涉磁强计测试结果表明,薄膜具有室温的铁磁性。采用激光共聚焦拉曼(Raman)光谱研究了(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的表面特性,以两种处理方式对薄膜进行了Raman光谱测试:共聚焦模式从薄膜表面开始至不同深度处进行测试;对薄膜样品进行预处理加工,采用面扫描模式在薄膜平面对(Cu,Al)掺杂ZnO薄膜的斜面进行测试。分析了Raman光谱A₁(LO)峰的中心位置和强度变化,结果表明,界面处晶格应力和缺陷明显增强。这些晶格畸变和点缺陷的存在会对体系的铁磁性有促进作用。     

强磁场下Sm-Fe薄膜不同晶态组织演化及磁性能调控

针对Sm-Fe薄膜的不同晶态组织演化和磁性能调控问题,采用分子束气相沉积方法制备Sm-Fe薄膜时,通过改变Sm含量、膜厚和强磁场来调节薄膜的晶态和磁性能.结果表明,Sm含量可以调节Sm-Fe薄膜的晶态组织演化,而晶态组织的演化和强磁场对磁性能有显著影响.Sm-Fe薄膜在Sm原子比为5.8%时是体心立方晶态组织,在Sm含量为33.0%时为非晶态组织,而膜厚和强磁场不会影响薄膜的晶态组织.非晶态薄膜的表面粗糙度和表面颗粒尺寸都比晶态薄膜的小,施加6 T强磁场会使表面颗粒尺寸增大,而表面粗糙度降低.非晶态薄膜的饱和磁化强度M_s比晶态薄膜的M_s(1466 emu/cm~3,1 emu/cm~3=4π×10-10T)低约47.6%,施加6 T强磁场使非晶态和晶态薄膜的M_s均降低约50%.Sm-Fe薄膜的矫顽力H_c在6—130 Oe(1 Oe=103/(4π)A/m)之间,其中,非晶态薄膜的H_c比晶态薄膜的H_c大.施加6 T强磁场使晶态薄膜的H_c增大,而使非晶态薄膜的H_c减小,最高可以减少95%.结果表明含量和强磁场可以用于调控Sm-Fe薄膜的晶态和磁性能.     

FeMn掺杂AlN薄膜的制备及其特性研究

采用直流磁控共溅射技术, 以Ar与N₂为源气体, 硅片为衬底成功地制备了Fe, Mn掺杂AlN薄膜. 利用X射线衍射和拉曼光谱研究了工作电流、靶基距离等工艺参数的改变对薄膜结构的影响. 利用扫描电子显微镜和能谱分析仪对薄膜的表面形貌和组成成分进行了分析. 利用振动样品磁强计在室温下对Fe, Mn掺杂AlN薄膜进行了磁性表征. Mn掺杂AlN薄膜表现出顺磁性的原因可能是由于Mn掺杂浓度较高, 在沉积过程部分Mn以团簇的形式存在, 反铁磁性的Mn团簇减弱了体系的铁磁交换作用. Fe掺杂AlN薄膜表现出室温铁磁性, 这可能是AlFeN三元化合物作用的结果. 随着Fe 掺杂AlN薄膜中Fe原子浓度从6.81%增加到16.17%, 其饱和磁化强度M_s由0.27 emu·cm^-3逐渐下降到0.20 emu·cm^-3, 而矫顽力H_c则由57 Oe增大到115 Oe (1 Oe=79.5775 A/m), 这一现象与Fe离子间距离的缩短及反铁磁耦合作用增强有关. 关键词： 直流磁控共溅射 氮化铝薄膜 结构 磁性     

(Fe1-xNix)2P电子结构与磁学特性的X射线近边吸收谱研究

利用X射线近边吸收谱对Fe2P,Ni2P及其掺杂物(Fe1-xNix)2P(x=0.1,0.25,0.5)中Fe,Ni,P的K边进行了研究.结合多重散射理论近边计算,讨论了金属原子不同位置格点3f,3g对近边谱特征的贡献,得出当Ni原子取代Fe原子时将优先占据Fe(3f)格点位置;根据第一性原理对能态的计算发现,不考虑磁性时不同格点P的pDOS未占据态电子结构与P-K近边吸收谱实验相符合;与考虑铁磁性Fe2P的DOS相比较后结果显示Fe2P的磁性主要来源于Fe(3g)格点,铁磁性Ni2P计算的Ni不同格点原子磁矩均接近于0,与它一般显顺磁性结论相一致.     

Al掺杂ZnO薄膜的厚度对其结构及磁学性能的影响

采用直流磁控共溅的方法在玻璃基底上制备了不同厚度的Al掺杂ZnO薄膜,并在真空和空气中分别退火.利用X射线衍射仪(XRD)和物理性能测量仪(PPMS)对系列薄膜的结构和磁性进行了表征.XRD结果显示:随着膜厚的增加,晶粒尺寸逐渐增大,薄膜的内应力逐渐减小.在空气退火的薄膜样品中观察到了室温的铁磁性,薄膜的饱和磁化强度M_s 随着膜厚的增加而增大,而矫顽力H_c却随着膜厚的增加而减小. 关键词： Al掺杂ZnO薄膜 薄膜厚度 应力 铁磁性     

Al/ZnO/Al薄膜的结构与磁性分析

采用直流磁控溅射的方法制备了Al/ZnO/Al纳米薄膜,并对薄膜分别在真空及空气中进行退火处理.利用X射线衍射仪(XRD)和物理性能测量仪(PPMS)分别对薄膜样品的结构和磁性进行了表征.XRD分析表明,不同的退火氛围对薄膜的微结构有着很大的影响.采用了一种新的修正方法对磁测量结果进行修正,计算了基底拟合误差的最大值,并对修正后样品的磁性进行了分析.结果显示,室温铁磁性可能与Al和ZnO基体之间发生的电荷转移以及在不同退火氛围下Al在ZnO晶格中的地位变化有关. 关键词： Al/ZnO/Al薄膜 铁磁性 磁性表征     

Si-Al2O3复合薄膜的室温铁磁性

在Si-Al₂O₃复合薄膜中观察到室温铁磁性.Si的体积百分比为15 %的Si-Al₂O₃复合薄膜的磁性最强.Si的含量影响样品的磁有序,在样品中观察到了明显的磁畴.在不同气氛下,对样品进行快速热退火.退火样品的磁性测试结果的差别表明氧空位不是样品铁磁性的主要来源.我们认为铁磁性来源于Si与Al₂O₃基质界面之间的缺陷的磁耦合.改变Si的含量可以改变缺陷密度,从而控制铁磁耦合强度. 关键词： 2O₃薄膜')" href="#">Al₂O₃薄膜 室温铁磁性 掺杂 交换相互作用     

退火对Mn和N共掺杂的Zno0.88Mn0.12O:N薄膜特性的影响

以NH3为掺N源,采用电子柬反应蒸发技术生长了Mn和N共掺杂的Zno0.88Mn0.12O:N薄膜,生长温度为300℃,然后在02气氛中400℃退火0.5 h.X射线衍射测量表明,Zno0.88Mn0.12O(Mn掺杂)薄膜或Zno0.88Mn0.12O:N(Mn和N共掺杂)薄膜仍具有单一晶相纤锌矿结构,未检测到杂质相.与不掺N的Zno0.88Mn0.12O薄膜相比,Zno0.88Mn0.12O:N薄膜的(002)晶面衍射峰向小角度方向偏移且半高宽变宽.Hall效应测量结果显示,Zno0.88Mn0.12O:N薄膜由退火前的n型导电转变为退火后的P型导电.室温磁特性测量结果表明,虽然原生Zno0.88Mn0.12O:N薄膜呈铁磁性,但其饱和磁化强度M.折算到每个Mn2 仅为约0.20μB,且稳定性不理想,在大气中放置30 d后M.降低到原来的3%左右.退火处理不仅使Zno0.88Mn0.12O:N薄膜的室温M.增大到每个Mn2 约为0.70μB,且在大气中放置30 d后其M.几乎不变.分析了Zno0.88Mn0.12O:N薄膜的铁磁性起源及退火导致其铁磁性增强并稳定的机理.     

H掺杂对ZnCoO稀磁半导体薄膜结构及磁性能的影响

利用磁控溅射法,采用亚分子分层掺杂技术交替溅射Co靶和ZnO靶,在Si衬底上制备了不同氢氩流量比的H:ZCO薄膜样品,研究了氢氩流量比对薄膜结构特性和磁学性能的影响。所制备的薄膜样品具有c轴择优取向。由于H对表面和界面处悬挂键的钝化作用,随H₂流量比的增加,薄膜的择优取向变差。磁性测量结果显示,薄膜样品的铁磁性随着氢氩流量比的增大而增强。XPS结果表明,随着H含量的增大,金属态Co团簇的相对含量逐渐增加,而氧化态Co离子的相对含量逐渐减小。H:ZCO样品中的铁磁性可能来源于Co金属团簇,H的掺入促使ZnO中的Co离子还原成Co金属团簇,从而增强了薄膜样品的室温铁磁性。     

氧化钙薄膜中缺陷诱导的高居里温度铁磁性研究（英文）

通过脉冲激光沉积在(111)取向钇稳定的氧化锆(YSZ)衬底上制备了氧化钙(CaO)薄膜.室温下磁滞回线的实验观测数据表明CaO薄膜具有明显的铁磁性.X射线衍射和X射线光电子能谱分析表明,CaO薄膜为(111)取向,没有杂质相.在高真空条件下生长和退火的CaO薄膜都表现出铁磁性磁化行为,而在相应的CaO靶材上没有检测到这种铁磁性.结果表明,氧空位浓度与氧化钙薄膜的磁化强度之间存在一定的相关性,后退火对CaO薄膜磁性的影响说明,氧空位浓度与氧化钙薄膜的铁磁性是相关的.     

Mn掺杂ZnO稀磁半导体材料的制备和磁性研究

采用共沉淀方法制备了名义组分为Zn_1-xMn_xO(x=0.001,0.005,0.007,0.01)的Mn掺杂的ZnO基稀磁半导体材料,并研究了在大气气氛下经过不同温度退火后样品的结构和磁性的变化.结果表明：样品在600℃的大气条件下退火后, 仍为单一的六方纤锌矿结构的ZnO颗粒材料;当样品经过800℃退火后,Mn掺杂量为0.007,0.01的样品中除了ZnO纤锌矿结构外还观察到ZnMnO₃第二相的存在.磁性测量表明,大气条件下600℃退火后的样品,呈现出室温铁磁性;而800℃退火后的样品,其室温铁磁性显著减弱,并表现为明显的顺磁性.结合对样品的光致发光谱的分析,认为合成样品的室温铁磁性是由于Mn离子对ZnO中的Zn离子的替代形成的. 关键词： ZnO 掺杂 稀磁半导体 铁磁性     

室温下Ga1-xHoxN (x=0.0 and 0.05)稀磁半导体薄膜磁性

采用热蒸镀技术和后续氨退火制备了Ho掺杂GaN稀磁半导体薄膜. X射线衍射分析表明,所有的峰属于六角纤锌矿结构. 利用扫描电子显微镜和能量色散谱分别进行了表面形貌和成分分析. 用振动样品磁强计在室温测定了Ga_1-xHo_xN(x=0.0,0.05)的室温铁磁性. 磁性测量结果表明,未掺杂薄膜GaN具有抗磁性行为,而Ho掺杂Ga_0.95Ho_0.05N的薄膜表现出铁磁行为.     

退火温度对N+注入ZnO:Mn薄膜结构及室温铁磁性的影响

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了ZnO:Mn薄膜, 结合N⁺ 注入获得Mn-N共掺ZnO薄膜, 进而研究了退火温度对其结构及室温铁磁性的影响. 结果表明, 退火后ZnO:(Mn, N) 薄膜中Mn²⁺和N^3-均处于ZnO晶格位, 没有杂质相生成. 退火温度的升高 有助于修复N⁺注入引起的晶格损伤, 同时也会让N逸出薄膜, 导致受主(N_O)浓度降低. 室温铁磁性存在于ZnO:(Mn, N)薄膜中, 其强弱受N_O浓度的影响, 铁磁性起源可采用束缚磁极化子模型进行解释.