过渡金属掺杂ZnO基稀磁半导体的研究进展
岩
长春 １０ ２ ） ３０ ２
摘
要： 简要 介 绍 了 Ｚ Ｏ基 稀 磁 半 导 体 （ ＭＳ） 料 的 最 新 研 究进 展 ， 出 了该 领 域 的研 究 热 点 和 存 在 的 问题 ， ｎ Ｄ ｓ材 指 提
出 了可 能 的 解决 方案 ， 并在 此 基 础 上 对 Ｄ ｓ 潜 在 应 用 前 景进 行 了论述 。 ＭＳ 的 关 键 词 ：ｎ 稀 磁 半 导 体 ； Ｚ Ｏ； 过渡 金 属 ； 性 磁 中 图分 类 号 ： ４４ ０ ７ 文献 标 志 码 ： Ａ 文 章编 号 ：０９—３０ （０ ０ ０ ０ ２ ０ １０ ９７ ２ １ ）８— ０ ７— ４
导体 的研究 发现 ， Ｍ ｓ 料具有 着优 良的磁 学 、 光学 以及 磁 电学 等性 能 ， 使 得它 在磁 感 应器 、 密度 存 Ｄ Ｓ材 磁 这 高 储器 、 半导体 激光器 、 导体集 成 电路 和 自旋量子 计算 机等方 面具 有广泛 而重要 的应 用前 景 【 。 自从进 人 半 ４ Ｊ ２ １世纪 以来 ， 信息 的汲取 量逐 渐成 为主宰人 类社 会发 展 的主要 动力 ， 们对 信息 处 理速 度 、 人 信息 传输 速度 和 信息存 储量 的需求 日益 增大 。进而 在信 息处理 和信息 传输 方面 以半导体 材料 （ ｓ和 Ｇ 如 ｉ ｅ等 ） 核心 的大规 为
长春大学源自学报 第２ ０卷
四面体形状 排列 。Ｚ Ｏ的原 料来 源非常 丰富 、 毒 、 备条件 相 对简 单且 无 害 ， ｎ 无 制 化学 稳 定性 好且 具 有优 良的
压电和光电性能。最初 Ｄｅ 等人从理论的角度预测通过在 Ｚ Ｏ半导体中掺杂过渡金属元素可以得到 高 ｉｌ ｔ ｎ
于室 温的 Ｄ Ｓ 材料 ， Ｍｓ 因此 引起 了人们对 过渡金 属掺杂 Ｚ Ｏ和其它 金属 氧化物 基 Ｄ ｓ 如 ：ｎ ＴＯ ） ｎ ＭＳ（ Ｓ Ｏ 和 ｉ 的 广泛关 注 ， 大量的研 究工作 相继被 报道 。其 中因为 ＺＯ体 系 自身优 异 的压 电 、 电和透 明导 电等 性能 ， ｎ 光 也使
—
—
图１ 纤锌矿型Ｚ Ｏ的晶体结构图 ｎ
体 的研究最 为 突出 。许 多 的研究小 组 已经相继 报道 了采用 不 同方法合 成过 渡金属 （ ｓ 到 Ｎ ） 从 ｃ ｉ掺杂 Ｚ Ｏ基 ｎ 铁磁 性半导 体材料 的实验研 究 Ｌ 。本 文 主要是 对其 研究 进 展 进行 简 单概 述 ， 后对 Ｄ ｓ 料 的潜 在 应用 ７ 最 ＭＳ 材
模集成电路和高频器件起着重要的作用； 同时， 在信息存储方面则是由磁性材料来完成的。正因为人类社会 和科 学发 展 的如此需 求量 ， 使得 同时具 有磁 学性 能 和半 导 体 特征 的 Ｄ ｓ 料 成为 当今 社 会材 料 科学 领域 ＭＳ 材 的研究热点之一， 它从根本上改变了传统半导体器件 的功能。这 无 疑将会 给信息 处理 、 传输 和存 储技术 引入 一个 崭新 的 领域 。例
作简单 介绍 。
１ Ｚ Ｏ基 Ｄ Ｓ 材料 的简介 ｎ Ｍｓ
图 １ Ｚ Ｏ的晶体结 构 图 ，ｎ 为 ｎ Ｚ Ｏ晶体 具有 六 角 纤锌 矿 结 构 ， 一 种光 电和压 电相 结 合 的宽 禁 带 的直 接 是
带隙半导体材料， 其室温下的带隙为 ３ ３ｅ ， ．７Ｖ 激子结合能为 ６ ｍ Ｖ， ０ ｅ 其结构中每个 Ｚ 原子与四个 Ｏ原子以 ｎ
导体（ ｅ ｉａｎｔ ｅ ｉ ｎｕｔ ｓ简称 Ｓ Ｓ ｓ 是指通过 磁性过渡金属或稀土金属元素部分替代 Ⅱ 一Ⅵ Ｓｍｍ ｇｅｃ ｍｃ ｄｃ ｒ， ｉＳ ｏ ｏ Ｍ Ｃ） 族 … 、 一Ⅵ族或 Ⅲ 一Ｖ族等半 导体 中 的非金属元 素 后所 形 成 的一类 新 型 半导 体 材料 【 Ｊ Ⅳ ２ 。通 过对 稀 磁半
收稿 日期 ：０ ００ ．２ ２ １ －５１ 基金项 目： 吉林省科技厅科技发展计划资助项 目［０ ９ ５９ ２ ００ ２ ］
作 者 简 介 ： 立 军 （９ １） 男 ， 宋 １７ ． ， 吉林 东 丰人 ， 授 ， 士 ， 教 博 主要 从 事 量 子 信 息 、 量子 光学 和凝 聚态 物 理 方 面 研 究 。
０ 引 言
近年 来 ， 随着半导 体 自旋 电子学 的发 展 ， 磁半 导体作 为半 导体 自旋 电子 学 的 物质 基 础 ， 应 同 时具备 稀 它 铁磁 材料 和半导 体材料 的性 质 。故稀磁 半 导体 （ ｉ ｔ ｇｅｃＳｍｉ ｎｕｔ ｓ简称 Ｄ ｓ 又 称 为半 磁半 Ｄｌ ｅ Ｍａｎｔ ｅ ｃ ｄｃｏ ， ｕｄ ｉ ｏ ｒ ＭＳ ）
如： 典型 的铁磁性 稀磁 半 导体 （ ａ Ｍｎ Ａ Ｇ ， ） ｓ已经 得 到 了广泛 而 深 人 的研究 ， 望 应 用 于 自旋 电子 学 领 域 。然 而 ， 的 居 里 温 度 有 它 （ ） 为 １３ Ｋ， 远 低 于 正 常 电 子 器 件 实 用 化 的 温 度 （≥ 仅 ７ 远 ２ ８ ， 在很大 程度 上将 成 为其 广 泛应 用 的 主要 障 碍 。为 了提 ９ Ｋ）这 高居里 温度 ， 人们 提出 了许多 可能 的解 决 办 法 ＿ ， 如 ： ６例 Ｊ 在半 导体
Ｌ
’ ｒ一 －
Ｉ
１●
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●０
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●
●ｚ
中增加过渡金属 Ｍ 的浓度。与此同时， ｎ 人们也想寻找一种 高
Ｊ －
一
于室温 的替代 材料 。理论 上 ， ｉｌ Ｄｅ 等人 最初提 出了一个平 均场 ｔ 模型， 预测 了具 有宽带 隙 的半 导体 通过 掺 杂过 渡 金属 元素 可 以获 得 居里温度 高 于室 温的 Ｄ ｓ ＭＳ 材料 ， 中尤 以 Ｚ Ｏ基 稀磁半 导 其 ｎ
第２ ０卷
第 ８期
长
春
大
学
学
报
Ｖｏ ． ０ Ｎ ． １２ ｏ ８ Ａｕ ．２ １ ｇ ００
２１ ０ ０年 ８月
Ｊ ＲＮＡ ＨＡＮＧＣ Ｎ ＮＩ ＲＳＴ ＯＵ Ｌ ＯＦ Ｃ ＨＵ Ｕ ＶＥ Ｉ Ｙ
过渡金属掺 杂 Ｚ Ｏ基稀磁半导体的研 究进展 ｎ
宋立军 ， 闫
（ 长春大学 理学 院，吉林
ZnO基稀磁半导体的研究进展
ZnO基稀磁半导体的研究进展
蔡淑珍;秦向东;段平光;李霞;张玉梅
【期刊名称】《河北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2007(027)003
【摘要】现在的信息技术主要利用电子的电荷自由度去处理和传输信息,利用电子的自旋自由度去存储信息.而稀磁半导体同时利用了电子的电荷属性和自旋属性进行信息处理和存储,使其成为了一类新型的半导体.稀磁半导体具有很多特殊的性质,在高密度存储器、半导体集成电路、半导体激光器和量子计算机等领域将会有广阔的应用前景.本文主要介绍了近年来世界各国研究小组采用不同方法合成的ZnO基稀磁半导体,对其磁性进行了系统研究,分析了铁磁性产生的机理.
【总页数】5页(P332-336)
【作者】蔡淑珍;秦向东;段平光;李霞;张玉梅
【作者单位】河北大学,物理科学与技术学院,河北,保定,071002;河北大学,物理科学与技术学院,河北,保定,071002;河北大学,物理科学与技术学院,河北,保定,071002;河北大学,物理科学与技术学院,河北,保定,071002;河北大学,物理科学与技术学院,河北,保定,071002
【正文语种】中文
【中图分类】O47
【相关文献】
1.Mn掺杂ZnO基稀磁半导体材料磁性研究进展 [J], 张宇;李彤;王雅欣;赵新为;介琼
2.Mn掺杂ZnO基稀磁半导体材料磁性研究进展 [J], 张宇;李彤;王雅欣;赵新为;介琼
3.Co掺杂ZnO基稀磁半导体材料磁性研究进展 [J], 李彤;介琼;张宇;王雅欣;倪晓昌;
4.Co掺杂ZnO基稀磁半导体材料磁性研究进展 [J], 李彤;介琼;张宇;王雅欣;倪晓昌
5.ZnO基稀磁半导体材料的最新研究进展 [J], 姬晓旭;王爱华;张萍
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Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜结构和磁性研究的开题报告
Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜结构和磁性研究的开题报告题目：Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜结构和磁性研究一、研究背景和意义稀磁半导体是一种新型功能材料，具有半导体和磁性的双重特性，被广泛应用于信息存储、传感器、磁性控制器等领域。
以ZnO为基础的稀磁半导体具有许多优点，如优良的物理性能、便于制备和稳定性等。
此外，Cr的掺杂可以使ZnO基半导体具有磁性，从而扩展了其应用范围。
因此，对Cr掺杂ZnO基稀磁半导体的磁性和结构进行研究具有重要的科学意义和应用价值。
二、研究目的本文旨在研究Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜的结构和磁性质，探究Cr掺杂浓度对ZnO基半导体的结构和磁性的影响，为其在信息存储、传感器等领域的应用提供理论依据。
三、研究内容和方法1. Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜的制备：采用磁控溅射法，在ZnO薄膜中掺杂Cr，制备Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜。
2. 结构表征：采用X射线衍射、扫描电子显微镜等测试手段，研究Cr掺杂浓度对ZnO基半导体的结构和晶体结构的影响。
3. 磁性测量：采用超导量子干涉仪和霍尔效应磁强计等仪器测试Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜的磁性质。
四、预期成果研究Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜的结构和磁性质，探究Cr掺杂浓度对其的影响，预计可以得到以下成果：1. 获得Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜的结构和晶体结构的变化规律。
2. 揭示Cr掺杂浓度对ZnO基半导体的磁性的影响及其物理机制。
3. 提出有效的优化掺杂浓度的方案，进一步拓展稀磁半导体在信息存储、传感器等领域的应用。
五、研究进度安排1月-3月：文献调研和理论研究4月-6月：制备Cr掺杂ZnO基稀磁半导体薄膜，进行结构表征和磁性测量7月-9月：对实验结果进行数据处理和分析10月-12月：撰写论文，完成学位论文答辩六、参考文献1. 王清福. 稀磁半导体的研究进展[J]. 新型材料, 2007, 35(8): 43-46.2. 雷震宇, 王树敏, 等. Cr掺杂ZnO的磁性研究[J]. 功能材料, 2006, 37(11): 1841-1843.3. 吴生志, 张文军, 等. 氧化物稀磁半导体材料及其在信息存储中的应用[J]. 稀土, 2010, 31(5): 1-6.。
Cu掺杂ZnO稀磁半导体的制备、微观结构和磁特性研究的开题报告
Cu掺杂ZnO稀磁半导体的制备、微观结构和磁特
性研究的开题报告
1. 研究背景和意义
Cu掺杂ZnO稀磁半导体具有很好的应用前景，因为它既具有ZnO
半导体的优良电学性能，又具有Cu稀磁性材料的磁学性能，在非
volatile存储器、光学器件、磁记录器等领域具有广泛的应用。
该材料的
制备和磁特性研究对于深入理解其物理性质和优化其应用性能具有重要
意义。
2. 研究内容和思路
本文拟采用固相法制备Cu掺杂ZnO稀磁半导体，利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对其微观结构进行表征，研究
Cu掺杂对ZnO晶格结构和电子结构的影响。
同时，对磁性能进行研究，比较不同Cu掺杂浓度对磁性的影响，并探索Cu掺杂机理和磁性机理。
3. 预期成果和意义
本研究将实现Cu掺杂ZnO稀磁半导体的成功合成，并对其微观结
构和磁特性进行深入研究。
预计可以得出结论：Cu掺杂对ZnO的晶格结构和电子结构有着明显影响，可以调控材料的磁特性；研究得到的相关
理论和实验结果对于电子学、磁学、材料科学等领域有着重要的应用价值，对材料设计和性能优化具有重要意义。
氧化物稀磁半导体的研究进展 陈俊鹏
氧化物稀磁半导体的研究进展陈俊鹏发表时间：2018-07-23T16:40:36.157Z 来源：《知识-力量》2018年8月上作者：陈俊鹏王宏玲张博[导读] 氧化物稀磁半导体材料是制备电子自旋器件的主要材料，在自旋电子学相关领域中具有非常广阔的应用前景。
本文分析了氧化物稀磁半导体的磁性研究及进展。
（中芯国际集成电路制造（天津）有限公司，天津 300385）摘要：氧化物稀磁半导体材料是制备电子自旋器件的主要材料，在自旋电子学相关领域中具有非常广阔的应用前景。
本文分析了氧化物稀磁半导体的磁性研究及进展。
关键词：氧化物；稀磁半导体；磁性在各种类型的半导体材料中，氧化物半导体材料因具有宽带隙的特点，所以能实现n型载流子重掺杂，有利于强铁磁交换耦合在局域自旋之间进行，是实现高居里温度最有希望的宿主化合物之一。
一、稀磁半导体研究发展过程新的研究热潮开始于20世纪80年代，由于材料样品的生长质量问题,早期的研究主要集中在光学性质方面。
经过多年研究,人们逐渐弄清稀磁半导体磁光性质的物理机制，由于Ⅱ-Ⅵ族稀磁半导体的磁学性质主要有局域磁矩之间的反铁磁超交换相互作用决定,因此随着温度和磁离子浓度的变化而呈现出顺磁、自旋玻璃和反铁磁的行为，部分Ⅱ-Ⅵ族稀磁半导体出现铁磁性,但其居里温度很低,使这些奇特的磁光性质在室温下都消失。
InMnAs和GaMnAs铁磁半导体的出现又使沉寂的稀磁半导体领域重新活跃起来,它不但重新激活了人们对磁性半导体材料的研究兴趣,而且带动了一门新兴的学科领域--半导体自旋电子学的发展。
二、氧化物稀磁半导体的磁性1、3d过渡金属掺杂氧化物稀磁半导体。
以ZnO半导体为例，研究5% 3d过渡金属掺杂的ZnO薄膜中，除Cr以外的其它3d过渡金属掺杂的薄膜均显示室温铁磁性，但掺杂元素不同，薄膜的ms差别较大。
这可能是由于各种3d过渡金属离子的3d轨道上电子数和排布不相同，在高自旋态下相应的净自旋数目不一致，从而使它们的ms各有差异。
N掺杂ZNO的研究进展
摘要:zno是一种宽禁带,高激子能的半导体,n掺杂能够减小禁带宽度,极大的改变zno的电子和光学性能。
本文介绍了目前对zno进行n掺杂的方法,并比较了各种方法的优缺点及n 掺杂对zno性质的影响。
关键词:半导体 n掺杂中图分类号:tn3 文献标识码:a 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0060-01zno是一种宽禁带,高激子能的半导体[1],由于其具有热电,光电,压电,磁电等性质,因而在太阳能电池[2],化学生物传感器,激光器等方面具有潜在的应用前景。
zno半导体禁带较宽,这种宽禁带不利用于其对光的吸收利用,因而限制其在光电器件方面的应用。
元素掺杂对材料性质影响很大,其中n元素的掺杂[3]引起了人们的广泛关注。
各种掺杂方法如磁控溅射,化学气相法,溶液法等都能够对zno进行n掺杂,以上各种方法各具优缺点,掺杂含量和掺杂后性质有很大不同。
本文介绍了目前对zno进行n掺杂的方法,并比较其特点。
1 n掺杂研究方法进展n的掺杂方法主要有:化学气相沉积法,磁控溅射法和溶液法等。
化学气象沉积法:通常有无机金属盐,氮气和氧气按一定比例,在加热情况下在硅片上进行金属沉积和生长,形成zno/n薄膜。
这种方法只能在耐高温的硬底上进行生长zno薄膜,受设备条件控制。
优点是薄膜的厚度可以通过生长时间来进行控制。
通过xps对n掺杂的zno进行分析,发现随着加热温度的升高,n的xps谱峰随之向高键合能方向偏移。
进一步研究发现,加热温度高于400℃是n 掺杂zno为n型半导体,温度低于400℃时,n掺杂zno为p型半导体。
温度为400℃时n掺杂zno为混合型半导体。
结果表明,随衬底温度的不同,薄膜呈现出不同的生长机理,从而影响薄膜的晶体结构和电学性能。
磁控溅射法:通常以惰性气体ar为载流气体,氮气为掺杂源,选择合适的气体室压强。
磁控溅射法制备n掺杂的zno所需时间短,目标产物薄膜厚度可以控制,能够得到p型半导体。
过渡金属掺杂ZnO稀磁半导体的发光特性
・２ ７・
过 渡金 属掺 杂 Ｚ Ｏ 稀磁 半 导体 的发 光 特性 ｎ
徐 明 ， 志 刚 吴艳 南 周 海 平 徐 禄 祥 周 勋 胡 ， ， ， ，
（ 四川师范大学物理与电子工程学院 固体物理研究所 ， １ 成都 ６０ ６ ； 贵州师范大学物理与 电子科学学院 ， １０８２ 贵阳 ５０ ０ ） ５ ０ １ 摘要 Ｚ Ｏ是 一种 宽带隙 Ⅱ一 ｎ Ⅵ族 半导体 ， 具有 良好的光 电耦合特性和稳定性 ， 在光 、 、 功能集成等新 型器 电 磁
ｒ ｏ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｍ．Ｂｅ ｉ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｔｓ ，Ｚ Ｏ－ ａ ｅ ｏ ｍ－ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｆ ｒ ｏ ｇ ｅ ｉ ｓ ｓｄ ｓ ｉ ｆ ｒ ｏ ｇ ｅ ｉ ｓ ｍ ｎ ｂ ｓ ｄ ＤＭ Ｓ ｒ ｌｏ ａ ｐ ｉａ ｌ ｎ ｅｅ ｔｉａ ｎ ｓ ａ ｅ ａ ｓ ｐ ｌ ｂ ｅ ｉ ｌｃ ｒｃ ｌａ ｄ ｃ ｏ ｔ ａ ｆｅｄ ．Ｔｈ ｕ ｎ ｓ ｅ ｔｐ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｎ ｂ ｓ ｄ ＤＭ Ｓ ｏ ｅ ｔ ｒ ｎ ｉ ｏ ｔ ｌ ＴＭ ）ｓ ｃ ｓＦｅ Ｃ ， ， ｐ ｉ ｌ ｉｌ ｓ ｃ ｅ ｌ ｍｉ ｅ ｃ ｎ ｒ ｐ ｒ ｉ ｆＺ Ｏ－ ａ ｅ ｅ ｓ ｄ ｐ ｄ ｗｉ ｔａ ｓｔ ｎ ｍｅ ａ ｓ（ ｈ ｉ ｕ ｈ ａ ， ｏ Ｎｉ Ｃｕ ａ ｄ Ｍ ｎ ａ ｅ ｒ ｖ ｅ ｄ ｔ ｉ ｂ ｌ ｖ ｄ ｔ ａ ｈ ｉｉ ｌ ｕ ｎ ｓ ｅ ｃ ｆＴＭ － ｏ ｅ ｎ ｍａｎ ｙ ｏ ｉ ｉａ ｅ ｒ ｍ ｈ ｅ ｎ ｒ ｅ ｉｗｅ ．Ｉ ｓ ｅ ｉ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｖｓｂ ｅ ｌ ｍｉ ｅ ｃ ｎ ｅ ｏ ｅ ｄ ｐ ｄ Ｚ Ｏ ｉ ｌ ｒｇ ｎ ｔｓ ｆｏ ｔ ｅ ｄ — ｆｃｓｉ ｉｄ ｃ ｄｂ ｅ ｔ ｓ ｎ ｕ ｅ ｙ ＴＭ ，ｗｈ ｌ ｔ ｅ ｖ ｒ ｔｏ ｆｕ ｔａ ｖ ｓｂ ｅ ｌ ｍｉ ｅ ｃ ｎ ｅ ｉ ｃ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅｃ ａ ｇ ｆｃ ｙ ｔ ｌｑ ａｉｙ ａ ｄ ｉ ｈ ａ ｉ ｉｎ ｏ ｌ － ｉｉ ｌ ｕ ｎ ｓ ｅ ｃ ａ ｓ ｄ ｂ ｈ ｈ ｎ ｅｏ ｒ ｓａ ｕ ｌ ｎ ｅ ａ ｒ ｓ ｔ ｂ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ｆＺ Ｏ ｆｅ ｏ ｉ ｇ ｗｉｈ ＴＭ ． Ｔｈ ｓ ｉｈ ｙ ｕ ｕ ｕ ｌ ｐ ｉａ ｒ ｐ ｒ ｉｓ ａ ｅ ｐ ｏ ｓｎ ｏ ｈ ｅ ｅｏ — ａ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅｏ ｎ ａ ｔ ｒｄ ｐ ｎ ｔ ｅ ｅ ｈ ｇ ｌ － ｎ ｓ ａ ｔｃ ｌ ｏ ｅ ｔ ｒ ｒ ｍｉｉ ｇ ｆ ｒｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｏ ｐ ｅ
Mn掺杂ZnO稀磁半导体薄膜的软X射线光谱的开题报告
Mn掺杂ZnO稀磁半导体薄膜的软X射线光谱的开
题报告
1. 研究背景
随着信息技术的不断发展和应用对高性能稀磁半导体材料的需求越来越高，稀磁半导体材料成为当前材料科学和物理学领域的热点之一。
Mn掺杂ZnO (ZnO:Mn)作为一种新型的稀磁半导体材料，具有优异的磁电性能和光电性能，在生物医学、信息存储、磁存储和光电信息领域具有广阔的应用前景。
软X射线光谱是探测材料中元素化学态的重要手段之一。
它能够提供元素K边和L边的离子化能量以及相应的X射线荧光峰。
同时，软X 射线光谱还可以揭示材料中复杂元素的价态和轨道排布状况。
因此，软X 射线光谱在材料科学、物理学与化学领域中有着广泛的应用。
2. 研究目的
本研究旨在通过软X射线光谱技术分析Mn掺杂ZnO稀磁半导体薄膜中元素的化学态和晶格结构特征，探索Mn掺杂对ZnO晶体结构和电子性质的影响。
3. 研究内容
3.1 实验制备
制备Mn掺杂ZnO稀磁半导体薄膜，并对样品表面进行光学显微镜和场发射扫描电子显微镜观察。
3.2 软X射线光谱测试
使用软X射线光谱技术对Mn掺杂ZnO稀磁半导体薄膜进行测试和分析。
3.3 结果分析
通过对测试结果的分析，研究Mn掺杂对ZnO晶体结构和电子性质的影响，并探讨Mn掺杂ZnO薄膜的多功能性质与其应用可能。
4. 预期研究结果和意义
本研究预计可以通过软X射线光谱技术对Mn掺杂ZnO稀磁半导体薄膜进行分析，揭示其电子性质和晶体结构的变化规律，同时探索Mn掺杂ZnO薄膜的多功能性质与其应用可能。
这对推动Mn掺杂ZnO稀磁半导体材料的研究和应用具有重要的意义。
毕业设计纤锌矿结构氧化锌(ZnO)设计
摘要纤锌矿结构氧化锌（ZnO）是一种宽禁带的直接带隙氧化物半导体材料，它具有低介电常数、大光电耦合系数、高化学稳定性、高的激子结合能以及优良的光学、电学及压电特性等，因此在许多方面有着潜在的使用价值，可广泛的应用于太阳能电池、压电薄膜、光电器件、气敏器件和紫外探测器等方面。
对于ZnO材料的研究，我们已经取得了很大的成就，但是这些研究主要是集中于其材料的实验制备、功能和电子结构等理论工作。
近年来，过渡金属掺杂ZnO等稀磁半导体材料成为了人们的研究方向，激起了人们的研究欲望。
通过对氧化锌进行过渡金属的掺杂，能改变它的特性，同时也具有铁电性，所以成为了集成光电器件中一种极具潜力的材料。
关键词：1绪论1.1引言当前，人类社会已经进入了一个全新的信息化时代，信息的传输、处理、存储等过程都是通过电子和光子来参与实现的，光电子在信息技术领域中起到了举足轻重的作用。
上个世纪，人们制备出了红外发光二极管LED 和LD，实现了光通信和光信息处理。
随着社会经济的快速发展，人们对于信息技术的要求也越来越高，一直在不断的研究中寻求新的技术。
最近，ZnO材料由于其优越的性能引起了人们的研究热情。
氧化锌( ZnO) 作为一种新型的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带化合物半导体材料，具有禁带宽度大（约3.37eV），相比与其他的宽带隙材料，其激子束缚能高达60meV，这使得ZnO在室温下有更高效率的机子发光，是一种在紫外和蓝光发射方面很有前途的新型光电子材料。
ZnO 材料的出现，让人们意识到了这种半导体材料在制备短波长发光器件中的研究潜力。
1.2掺杂氧化锌的研究背景自从20世纪初透明导电氧化物（TCO）被发现，人们便开始在各种衬底沉积该种薄膜以使其用途多样化，现已在太阳能电池、液晶显示器、气体传感器、紫外半导体激光器以及透明导电薄膜等方面具有广泛的应用。
通过各种不同的掺杂，氧化锌( ZnO)能具有很好的光电性能，是光电器件极具潜力的材料.。
例如：掺Li 的ZnO 具有铁电性，可以开发为铁电器件；掺Al 、In 的ZnO 薄膜导电性好，透过率高，可以用于平板显示器和太阳能电池的透明电极；掺Li 、Mg 具有很好的光电性质，现已广泛用于光电开关等光电器件。
Co掺杂ZnO基稀磁半导体材料磁性研究进展
子 效 应 的相 关性 ， 推 测 这种 磁 学行 为与 载 流子 的作用
２ ０ ０ ６ 年， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ 等 利用 脉冲激光 沉积法 在 Ｓ ｉ （ ０ ０ １ ）
衬底 上 沉积 室 温 铁磁 Ｚ ｎ Ｏ： Ｃ ｏ 薄 膜 。饱 和 磁 化强 度 为 １ ． ０ ４ Ｉ ｘ Ｂ ／ Ｃ ｏ， 矫顽 力 为２ ５ ０ ｅ 。结果 显示 没有 形成钻 纳
２ ０ ０ ８ 年， Ｙ ａ ｎ ｇ 等【 ８ ＿ 利 用等离子辅助分子束外延方 法在 Ｒ 一 切 割蓝 宝石 衬底 上沉 积ｃ ｏ 掺杂 Ｚ ｎ Ｏ 薄膜 。透 射
电镜 和 ｘ 一 射 线衍 射结 果 显示 Ｚ ｎ Ｏ： Ｃ ｏ薄膜 内没 有二 次
相 的 出现 。当载流 子浓度 超过 １ ０ 。 ｃ ｍ－ 。 ， 磁 性 随着载 流 子浓 度增 加而增 强 ， 暗示 载流 子调制 磁性 的机制 。
Ｃ ｏ掺 杂 Ｚ ｎ Ｏ 基稀 磁 半 导体 材 料 磁 性研 究进 展
李 彤 ，介 琼 ，张 宇 ，王雅欣 ，倪 晓 昌
３ ０ ０ ２ ２ ２ ）
（ 天津职业技术师范大学 电子工程学 院，天津
摘
要： Ｚ ｎ Ｏ基 稀磁 半导体是 目前研 究的热 门课题 ， 其 中关于 ｃ ｏ 掺杂Ｚ ｎ Ｏ的磁性研 究有很 多报 道。本文对不 同方
２ ０ ０ ８ 年， 吴 文清 等 ㈣利 用 脉 冲 激光 气 相 沉 积法 制 备 了具 有 室 温铁 磁性 的ｚ ｎ Ｃ ｏ Ｏ（ ＝０ ． ０ １ ， ０ ． ０ ２ ） 。结 果表明： ｃ ｏ 离 子全 部 进入 Ｚ ｎ Ｏ晶格 中替 代 了部 分ｚ ｎ 的
过渡金属与氮共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究_段满益
21 模型构建和计算方法
2111 模型构建
理 想 的 ZnO 是 六 角 纤 锌 矿 结 构 , 空 间 群 为 P63MC ,Zn 的六角密堆积和 O 的六角紧密堆积在 c 轴方向反向嵌套 ,晶格常数 a = 013249 nm , c = 01521 nm ,α=β= 90°γ, = 120°,内坐标 u = 013451 Zn 原子 位于 4 个相邻 O 原子形成的四面体间隙中 ,即形成 一个 ZnO4 四面体 ,O 原子的排列情况与 Zn 相似.
杂样品结构不稳定 ,掺杂浓度低 ,可重复性差[3 ,4] . 正 因为 此 , Yamamoto 等 人[2] 便 提 出 了 共 掺 杂 理 论 来 实现 p 型 ZnO 掺杂. 目 前 已 有 许 多 相 应 的 实 验 报道[5 ,6 ] .
另 一 方 面 , 稀 磁 半 导 体 ( diluted magnetic semiconductors , DMSs) 由于能够实现将半导体的电 荷性和电子间的自旋耦合集中于同一种物质中引起 特殊的磁 、磁光 、磁电等性质 ,近来引起人们极大的 兴趣. 2000 年 ,Dietl 等人[7] 通过理论计算发现 Mn 掺杂 ZnO 在室温将表现出铁磁行为. 同年 , Sato 等 人[8] 利用电子结构计算证明了过渡金属原子 ( Fe , Co ,Ni ,V ,Cr ,Mn) 掺入 ZnO 中其磁距表现为铁磁有 序. ZnO 基材料中的铁磁行为意味着可能制备出新 型 ZnO 透明铁磁性材料 ,这将会对磁光器件在工业 上的应用产生深远的影响. 因此 ,ZnO 基稀磁材料的 研究开始受到人们的重视. 实验上 , Jin 等人[9] 用合 成激光分子束外延法制备 3d 过渡金属掺杂外延 ZnO 薄膜 ,然而 ,他们没有检测到任何铁磁性现象. Ueda[10] 用脉冲激光沉积法制备了分别掺 Co ,Ni ,Mn 和 Cr 的 ZnO 薄膜 ,发现只有掺 Co 的 ZnO 薄膜具有 室温铁磁性 ,但其磁性质的重复率很低. 刘学超等 人[11] 通过固相反应法制备了 Zn0195 Co0105 O ,发现其表 现为顺磁性. 尽管对于 ZnO 基材料的磁性起源尚存