Co掺杂稀磁性ZnO薄膜的制备(2)
2.2.5 Hall效应 14
3.1 引言 15
3.2 实验结果与分析 15
3.2.1 XRD结果分析 15
3.2.2 XPS结果分析 17
3.2.3 磁性能分析 19
3.3 本章小结 22
4.总结与展望 22
参考文献： 23
致谢 25
1. 绪论
1.1 引言
稀磁半导体（DMSs）材料同时利用了电子的电荷和自旋属性，具有优异的磁、磁光、磁电等性能，是21世纪最重要的电子学材料[1]，并在材料科学和自旋电子器件领域中被认为是一种具有广阔的应用前景的新材料。从20 世纪 60 年代起对电子电荷自由度和自旋自由度的同时应用一门崭新的科学-自旋电子学为了满足新功能的需求而被催生了出来。自旋电子学是一门综合了磁学与电学的交叉学科[2]，也成为了这几年来十分热门的一个研究领域，许多材料科学研究者也积极的投入在相关实验的探索上，以求突破到一个更高层的领域。在自旋电子学中，自旋注入是核心问题之一，因为它是半导体材料自旋电子器件得以实现的首要问题。就目前而言，研究人员对DMS的研究已经取得了很大的进展，更多人将重点放在了II-VI族半导体DMS上。通过过渡金属的自旋电子之间的反铁磁作用能够引起II-VI族半导体材料的磁相互作用，但是现实中很难通过P型或N型载流子引起铁磁的相互作用[3]。而如果能够制备室温铁磁半导体材料，不失为是一个解决自旋注入问题的有效途径。经过众多材料科学研究者不间断的探索发现，也随着材料生长技术的不断发展和提升，积极的消息也在不断传来：2000年Dietl T等人[4]预言掺Mn的P型半导体ZnO在室温下是具有铁磁性的，并且许多相关理论也预言ZnO基稀磁半导体材料的T 可达室温以上，这为自旋电子器件的发展提供了光明前景，以ZnO为支撑的稀磁半导体材料也因此被认为是一个潜力股，成为了目前研究热点之一。就ZnO总体而言，它是一种典型的半导体材料，激子结合能高，且其价格低廉，来源丰富，稳定性能好，具有良好的综合特性[5]和广泛应用[6]。近来，磁性离子注入技术的发展，在室温下，铁磁有序性被发现于ZnO中，基于ZnO稀磁半导体在自旋电子器件方面的潜在应用价值，再次极大地推动了众多材料研究者对ZnO基稀磁半导体的广泛研究以探索其铁磁性来源。其中Co掺杂ZnO基稀磁半导体的研究尤其受到了多数人的关注，但是，在不同的实验中得到的结果也有较大差异，由于制备方法、制备条件以及温度等试验因素，科研者对其铁磁性的来源还存在着诸多争议。因此，在本次毕业论文中，我采用了超声喷雾热解法制备了Co掺杂稀磁性ZnO薄膜，并期望通过XRD和XPS等性能表征手段对其进行分析，希望能探索到薄膜的磁性来源，并对掺杂稀磁性ZnO薄膜的制备这一方面有一个更深入的了解。
1.2 研究背景和意义
当前，人类社会已经进入了一个全新的信息化时代，通过电子和光子的参与，我们能够轻松实现信息的传输、处理以及存储等过程，而这个过程对于我们当代人而言是必不可少的，因此在信息技术领域中，光电子已然起到了举足轻重的作用，并受了多数人的关注。在上个世纪，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功能。但随着社会经济的快速发展，通讯技术的飞跃进步，人们对于信息技术的要求也越来越高，一直在不断的研究以寻求新的技术与材料。
稀磁半导体(Diluted Magnetic semiconductors, DMSs)作为一种新型的半导体材料同时利用了电子的电荷和自旋属性，因而兼备磁性和半导体特性，具有优异的磁、磁光、磁电等性能,在自旋电子学、光电子领域展现出非常广阔的应用前景。ZnO作为一种宽带隙半导体,激子束缚能较高(60meV),具有温度稳定性好、光透过率高、化学性能稳定，原料丰富易得、价格低廉等优点,并且过渡金属离子易于掺杂，可制备性能良好的稀磁半导体，因而成为目前稀磁半导体材料的研究热点之一，当然也正是因为这些优点奠定了ZnO在光电子器件方面的广阔应用前景，使其成为了当前最有潜力的半导体材料之一。
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