Co摻雜ZnO基稀磁半導(dǎo)體研究.pdf

1、傳統(tǒng)微電子器件的工作原理基于電荷輸運(yùn)，由于受電流泄漏等因素的制約，其特征尺寸已瀕臨極限。而自旋電子器件可以通過電子自旋來表征信息，相比傳統(tǒng)微電子器件具有尺寸小、能耗低、速度快和非易失性等優(yōu)勢(shì)，稀磁半導(dǎo)體是實(shí)現(xiàn)自旋電子器件的最佳候選材料之一。因此，研究高性能室溫稀磁半導(dǎo)體材料具有重要意義。
　　本文采用固相法和液相法分別制備和研究了Co摻雜的ZnO基稀磁半導(dǎo)體，針對(duì)磁性和導(dǎo)電特性進(jìn)行了研究，獲得如下結(jié)果。
　?。?）采用固相反

2、應(yīng)法制備了Zn1-xCoxO（x=0.02，0.05，0.08）陶瓷樣品，再對(duì)陶瓷樣品進(jìn)行Al離子注入。XRD測(cè)試結(jié)果表明，固相摻雜和離子注入沒有改變ZnO的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，Co離子和Al離子進(jìn)入ZnO晶格后沒有形成雜質(zhì)相；SEM測(cè)試結(jié)果顯示，所有樣品表面晶粒均勻致密；霍爾效應(yīng)測(cè)試結(jié)果表明，注入Al離子可以有效改善Zn1-xCoxO陶瓷樣品的導(dǎo)電特性，載流子濃度水平在1016~1017/cm3，電子遷移率范圍在4~12 cm2/Vs；通

3、過VSM得到的磁性測(cè)量結(jié)果表明，Co摻雜ZnO樣品在室溫下都具有明顯鐵磁性，且隨著Co摻雜濃度增大而增強(qiáng)。
　　（2）為了制備高性能陶瓷靶材，需要先制備高純度和高摻雜均勻度的粉體原料。因此，通過溶膠凝膠法與水熱法結(jié)合進(jìn)行制備Zn1-xCoxO（x=0，0.03，0.07，0.11）粉末的探索。XRD測(cè)試結(jié)果表明，所有樣品都為單一的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，說明Co2+離子有效摻入ZnO晶格，沒有形成Co或Co的氧化物等雜質(zhì)相。SEM測(cè)試結(jié)果