免费论文摘要：Co掺杂ZnO的构造与铁磁本能调节和控制及磁啮合机理接洽

稀磁半半导体是实行新兴自旋元器件的要害普通资料。暂时，稀磁半半导体接洽在连接博得发达的同声还面对着铁磁居里温度低、试验可反复性差和磁啮合机理不精确等挑拨。所以制备出构造宁静、本质可控、具备室温居里温度的稀磁半半导体，从而接洽稀磁半半导体体制的磁调换机理是自旋电子学的要害课题之一。本舆论经过溶胶凝胶法和磁控溅射法治备了具备室温居里温度的Zn1-xCoxO纳米面体和地膜稀磁半半导体资料，并经过各别氛围下的畏缩火处置和共掺杂的本领对Zn1-xCoxO的构造和磁性举行了调节和控制。文中对Zn1-xCoxO的构造和本质举行了体例的表征和接洽，并在此普通上，计划了ZnO基稀磁半半导体的磁啮合体制。舆论的重要处事如次：经过溶胶凝胶法治备了系列掺杂浓淡的Zn1-xC-xO室温稀磁半半导体纳米面体和地膜并决定了试验的最好工艺和前提。经过体例的表征和领会，接洽了Zn1-xCoxO的构造和磁性随Co掺杂量的变革顺序。沿用激光拉曼光谱、扫描透射显微镜等对微量第二相构造敏锐的表征本领决定了Co在Zn1-xCoxO纳米颗粒中的固溶度仅为5%安排，该固溶度值远低于其余小组通讯的20%之上的截止。接洽表白，Co的低固溶度是因为纳米颗粒掺杂进程中激烈的自净化效力所引导。自净化效力还使Co离子在Zn1-xCoxO纳米颗粒中的散布具备外表选择优秀者取向，这种Co不平均散布对Zn1-xCoxO的构造和磁性具备要害感化。因为Co的外表选择优秀者散布，纳米颗粒中外表地区的Co离子浓淡很大，平衡间距很小，且有小批Co离子居于晶格间歇位的亚稳态。在如许的情景下，经过共掺杂和畏缩火等本领很简单感化Co离子的化学状况和资料的本质。经过在氧气、氩气和氢气等氛围中的畏缩火处置对Zn0.95Co0.05O纳米颗粒的构造和磁性举行了调节和控制。接洽截止表露，畏缩火处置使样本的微构造，更加是纳米颗粒中的缺点爆发了变革，进而鲜明变换了其铁磁性。氧气和氩气畏缩火处置样本中的铁磁性变革重要来自于氧空隙浓淡的变革和反铁磁第二相的展示，其铁磁啮合机理适合牵制磁极子（BMP）模子。氢畏缩火样本中的铁磁性则不许用BMP模子来证明，其铁磁性的大幅延长根源于氢气退火时引入的洪量氢填隙缺点。氢填隙离子可与隔壁的两个代位掺杂Co离子相贯串产生Co-H-Co桥键构造，这种桥键构造不妨开辟较强的长程铁磁序。这一截止表白，在ZnO基稀磁半半导体中引入氢填隙子可望大幅普及其铁磁性。经过溶胶凝胶法和直流电反馈磁控溅射法对Zn0.95Co0.05O举行了Li、Al，和Cu共掺杂，对其构造和磁性实行了灵验调节和控制。接洽截止表露，Li、Al共掺杂辨别可在Zn0.95Co0.05O体制中引入阳电型缺点和n-型载流子；而Cu共掺杂为+1和+2价混价掺杂，Cu+代位掺杂不妨引入阳电型缺点，Cu2+代位掺杂不许引入具备电性的缺点。磁性和电输运丈量截止表白，在n-型导热个性的Zn1-xCoxO中，符合减少阳电型缺点浓淡不妨巩固资料的铁磁性，而n-型载流子浓淡的减少不许鲜明减少铁磁性，过多的n-型载流子相反会资料使铁磁性有所缩小。按照之上试验截止，咱们对准Co掺杂ZnO稀磁半半导体提出了如次磁啮合机理：BMP磁调换模子在Zn1-xCoxO体制中起主宰效率，即氧空隙等深能级缺点牵制临近的n-型载流子产生牵制磁极子，并以此为媒体在Co离子间传导铁磁性。正文的共掺杂截止表白，外部引入的阳电型缺点（如空穴和Lii+）与ZnO体制中固有的深能级缺点（如氧空隙）在修建牵制磁极子上面同样灵验。据此，正文拓展了BMP模子的效率范畴，即牵制磁极子由阳电型缺点（囊括固有的和外部引入的）牵制临近的n-型载流子形成。拓展的BMP模子不只不妨很好的证明ZnO基稀磁半半导体的铁磁性发源，并且为铁磁性的调节和控制供给了新思绪。阳电型缺点和n-型载流子都是产生牵制磁极子的需要前提，惟有二者同声都具备较大浓淡时资料才大概具备较强的铁磁性。所以，符合的p-型共掺杂是普及ZnO稀磁半半导体铁磁性的一种灵验本领。

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