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.     

姜泰勒扭曲和轨道序诱导的二维铁磁性

随着体系维度的降低,材料内部的量子限制效应和电子关联作用会相应地增强,往往可以衍生一些新奇的物理特性.在钙钛矿材料中,姜泰勒扭曲和轨道序通常会引起丰富的电子关联行为.本文通过第一性原理计算、对称性分析和蒙特卡罗模拟等方法,对比研究了钙钛矿氟化物KCuF₃及其单层结构,揭示了钙钛矿二维化引起的晶格动力学、结构、电子及磁性质等方面的变化.结果表明,KCuF₃块体中出现的协作姜泰勒扭曲和面内交错轨道序可以维持到单层极限,导致单层为二维铁磁绝缘体.与块体相不同的是,在单层中姜泰勒扭曲模式作为原型相的软模出现,且单层的绝缘性不依赖于姜泰勒扭曲的出现,而是与电子关联效应的增强有关.本文为研究二维钙钛矿材料以及设计基于钙钛矿的二维铁磁体提供了指导和借鉴.     

Cu、Ag和Au掺杂AlN的电磁性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波超软赝势法,研究了Cu、Ag、Au掺杂AlN的晶格常数、磁矩、能带结构和态密度。电子结构表明,Cu、Ag、Au的掺杂使在带隙中引入了由杂质原子的d态与近邻N原子的2p态杂化而成的杂质带,都为p型掺杂,增强了体系的导电性。Cu掺杂AlN具有半金属铁磁性,半金属能隙为0.442eV,理论上可实现100%的自旋载流子注入;Ag掺杂AlN具有很弱的半金属铁磁性;而Au掺杂AlN不具有半金属铁磁性。因此,与Ag、Au相比,Cu更适合用来制作AlN基稀磁半导体。     

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     

磁化强度的测量方法—绝对法研究

本文研究了测量铁磁体磁化强度的绝对法。提出了用称重法测量磁化强度和场强度的磁基本公式,测量了荷载型镍值化剂的相对磁化强度。为检验绝对法和仪器装置,测得摩尔盐和氯化钠的磁化率分别为（32±0.10）·10-（?）及-（0.514±0.003）·10-（?）,误差为0.6%及0.5%。     

半金属磁性材料

半金属材料的一个重要特征为具有高达100%的传导电子自旋极化率。半金属磁性材料是一种具有极大的应用潜能的自旋电子学材料。本文从半金属性的来源、材料的晶体结构、半金属的电子态和电磁特性等不同角度对半金属材料进行了系统分类。对现已发现的几种半金属材料的基本性质和原子结构特征进行了综述。分别对5种传导电子自旋极化率的测量方法进行了分析和讨论。     

Cr-Doped InAs Self-Organized Diluted Magnetic Quantum Dots with Room-Temperature Ferromagnetism

Cr-doped InAs self-organized diluted magnetic quantum dots （QDs） are grown by low-temperature molecularbeam epitaxy. Magnetic measurements reveal that the Curie temperature of all the InAs：Cr QDs layers with Cr/In flux ratio changing from 0.026 to 0.18 is beyond 400 K. High-resolution cross sectional transmission electron microscopy images indicate that InAs：Cr QDs are of the zincblende structure. Possible origins responsible for the high Curie temperature are discussed.     

Growth and Magnetic Properties of Zincblende CrSb Epilayers on Relaxed and Strained （In, Ga）As Buffers

Zincblende CrSb （zb-CrSb） layers with room-temperature ferromagnetism have been grown on relaxed and strained （In,Ga）As buffer layers epitaxially prepared on （001） GaAs substrates by molecular-beam epitaxy. The structural characterizations of CrSb layers fabricated under the two cases are studied by using synchrotron grazing incidence x-ray diffraction （GID）. The results of GID experiments indicate that no sign of second phase exists in all the zb-CrSb layers. Superconducting quantum interference device measurements demonstrate that the thickness of zb-CrSb layers grown on both relaxed and strained （In,Ga）As buffer layers can be increased to ～12 monolayers （～3.6nm）, compared to ,～3 monolayers （～1 nm） on GaAs directly.     

Zn_(0.97)Cr_(0.03)O的PLD制备及其铁磁性

采用脉冲激光沉积(PLD)的方法在石英基片上制备了不同氧分压(0,0.05,0.15和0.20 Pa)下Zn0.97Cr0.03O薄膜,并测量了它们的磁性、XRD谱、PL谱及XPS谱等.实验结果表明,所有的样品都具有良好的结晶性,且都沿c轴高度取向;磁测量结果表明,四个样品都具有铁磁性,且在氧压为0.15 Pa下沉积的薄膜磁性最强;四个样品都存在VZn,Oi,Zni,VZn,VO缺陷,尤其是VZn对应共振峰面积占所有缺陷总面积的百分比和样品的饱和磁化强度具有相同的变化趋势,表明Zn0.97Cr0.03O磁性与锌空位密切相关;四个样品中都存在Cr3+离子,且在0.15 Pa时Cr3+的含量最多.上述实验结果表明,Cr3+和VZn的缺陷复合体是ZnO:Cr样品具有稳定的铁磁有序的最有利条件,它证实了早先的基于第一性原理的计算结果.     

N空位对Cu掺杂AlN电磁性质的影响的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了N空位对Cu掺杂AlN的电子结构和磁学性质的影响.结果表明,与Cu最近邻的N原子更易失去形成N空位.N空位的引入减小了Cu掺杂AlN体系的半金属能隙;减弱了Cu及其近邻N原子的自旋极化的强度以及Cu3d与N2p轨道间的杂化,因而减小了体系的半金属铁磁性.因此,制备Cu掺杂AlN稀磁半导体时应尽可能地避免N空位的产生.