文档介绍：河北师范大学
硕士学位论文
Mn掺杂Ge/Si基稀磁半导体薄膜的磁性研究
姓名:乔双
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:侯登录
20090402
摘要在现代信息技术中,信息处理通过控制电子的电荷来实现,而信息的存储则通过控制电子的自旋来实现。如果可以同时利用电子的电荷和自旋这两种载体,就可以引导出全新的信息处理方式和信息存储模式。稀磁半导体材料中同时利用了电子的自旋和电荷,具有了半导体材料的电荷输运特性和磁性材料的信息存储特性,是一种新型的功能材料。由于过渡族或稀土族磁性元素的掺入,和传统的半导体相比,稀磁半导体具有了一些奇异的性质。本文中,我们通过磁控溅射方法制备了系列高掺杂的纳米尺寸..聪嗄擅捉峁共牧稀F渲蠱畑分为直接沉积和基底加热沉积两系列,.V苯映粱盗小结果显示所有样品都分别表现为/基本征峰。测量没有发现任何明显的磁畴,这暗示了我们制备的样品不存在可能的强磁性团簇或颗粒。,由于与的相互作用导致结合能峰位向较小方向移动。在甌表征中,样品的电阻率随温度的增加而减小,显示出明显的半导体特性。霍尔效应测量表明室温下样品都表现为正常霍尔效应。,载流子浓度随原子含量的增加而增大。,加热沉积的样品具有室温以上的铁磁性。。庥肟穴载流子浓度的变化正好相反。因此,.分刑判允怯纱ǖ嫉缱佑胂∈璧姆布的原子之间的长程铁磁交换相互作用产生的。霍尔效应形貌和磁畴稀磁半导体铁磁性关键字:
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,而信息传递则是通过电流来传导,系统的状态是以电子电荷的存在或消失来表征,而电子的另一个自由度孕,,电子的自旋不仅可以作为信息的存储体,也可以作为信息的载体。换而言之,如果可以同时利用电子自旋和电荷这两种属性,就有可能引导出全新的信息处理方式和信息存储模式,也可以很大地提升信息处理的能力。而今,新器件的存储密度和运行速度已经越来越接近他们的理论极限,人们正致力于探索新一代的信息处理机制,其中之一就是自旋电子学。自旋电子学,即磁电子学【¨,它是通过电子的自旋或核自旋为其核心的研究内容。自旋电子学这个新领域的出现是以年巨磁阻效应的发现1曛尽O衷冢乱淮呙芏扔才檀磐防玫木褪蔷薮诺缱栊вυ怼此外,磁随机存储器也有望在不久取代基于金属氧化物半导体的非易失性闪存。更值得一提的是,电子自旋也同样引起量子计算领域的兴趣.〈虐氲继逖芯肯肿二十世纪,以电荷载流子的运用为基础的半导体工业发展在人类历史上掀起了又一次科技革命,强有力地推动了社会的进步。可是,在半导体工业中,因为以非磁性的砷化钾和硅为基础的半导体材料器件的广泛应用,半导体材料中电荷载流子的自旋并不扮演很重要角色。实际上,早在二十世纪六十年代,人们就从物理方向认识到由于磁性和半导体特性的共存而增强了自旋相关性,并将同时兼备磁性和半导体特性的物质称为磁半导体或稀磁半导体。再有,由于元素掺杂技术的提高,年,研究者们在衬底上用低温分子束外延法成功地生长了琈膜【縪年,在,蟹⑾至丝昭ㄓ盏嫉铁磁有序【引。年,又成功的生长了铁磁性材料【〈虐导体材料的研究显示出巨大的发展前途。二十一世纪初,自从等人实现了掺杂基稀磁半导体材料的铁磁性之后,越来越多的研究者开始着手Ⅳ族基磁性半导体的研究。因为传统的半导体工业是以材料为基础的,所以基于和稀磁半导体材料容易实现与现代半导体工业的集成而
基稀磁半导体研究历史及现状具有更广泛的应用价值。最近,基于Ⅳ族基和基稀磁半导体材料的研究在实验和理论上都引起了广泛的关注。理论上预言和系列磁性半导