稀磁性半導(dǎo)體Co-,x-Sn-,1-x-O-,2-納米線的制備、微結(jié)構(gòu)和磁性的研究.pdf

1、磁性半導(dǎo)體被認(rèn)為是下一世代利用電子的自旋自由度制造微電子元件的主要材料，有很好的應(yīng)用前景。磁性半導(dǎo)體通常是將磁性元素注入Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族的半導(dǎo)體中而形成，其中最受矚目的是稀釋磁性半導(dǎo)體(Diluted MagneticSemiconductor-DMS)。目前，已經(jīng)有一些小組報道了具有室溫鐵磁性的稀磁半導(dǎo)體材料。但大部分工作都集中在薄膜和塊狀材料的制備和表征上，而一維結(jié)構(gòu)的稀磁半導(dǎo)體材料制備方面的工作還比較少。納米結(jié)構(gòu)的稀磁半導(dǎo)體，被

2、設(shè)想為自旋電子學(xué)器件的關(guān)鍵組成元件。在很大程度上，稀磁半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)中的自旋效應(yīng)還沒有被開發(fā)。如果能找到簡單易行的辦法制備高質(zhì)量的稀磁半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)，那么這個領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用就很容以實(shí)現(xiàn)了。SnO<,2>是很受關(guān)注的半導(dǎo)體氧化物，其禁帶寬度為3.6eV。具有光學(xué)透明性、導(dǎo)電性、化學(xué)敏感性使SnO<,2>有廣泛的應(yīng)用，包括：太陽能電池、催化劑、氣敏材料等。 本文采用化學(xué)氣相沉積法分別制備了SnO<,2>和Co<,x>Sn<,1-x>

3、O<,2>納米線樣品，探索了獲得居里點(diǎn)在室溫以上的鐵磁性半導(dǎo)體納米線的制各方法和工藝條件；用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能量色散譜(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)、選區(qū)電子衍射(SAED)、振動樣品磁強(qiáng)計(VSM)等表征手段，對SnO<,2>和Co<,x>Sn<,1-x>O<,2>納米線樣品進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，詳細(xì)研究了樣品的微結(jié)構(gòu)、形貌以及磁性。 主要結(jié)論如下： 1．利用催化劑輔助，在Si襯

4、底上沉積了SnO<,2>納米線樣品，所得納米線相互重疊，表面光滑，直徑分布在50-200nm之間，大部分直徑約為100nm左右，在軸向上直徑?jīng)]有明顯變化，長度可達(dá)幾百微米。通過紫外-可見光譜測得SnO<,2>納米線的禁帶寬度約為3.66eV，相對于塊體材料發(fā)生藍(lán)移。 2．研究了各種試驗(yàn)條件對SnO<,2>納米線生長的影響，納米線的形貌敏感的依賴于試驗(yàn)條件，其中O<,2>氣流量、Ar氣流量、催化劑尤為重要。 3．討論了這些

5、SnO<,2>納米線的生長機(jī)制，認(rèn)為是氣-液-固機(jī)制控制其生長，納米線的直徑受催化劑顆粒大小控制。 4．利用化學(xué)氣相沉積法，在Si襯底上沉積了Co<,x>Sn<,1-x>O<,2>納米線樣品，其形貌與所沉積的SnO<,2>納米線相似，直徑在30nm-200nm之間，但長度要小很多，說明Co的摻入抑制了納米線的生長。其機(jī)理仍是VLS機(jī)理，受到催化劑Au納米液滴的限制。 5．Co<,x>Sn<,1-x>O<,2>納米線樣品的