自旋和电荷分别掺杂的稀磁半导体的制备与新奇物性研究

发布时间：2021-09-22 05:43

　　电荷与自旋掺杂的“捆绑”是传统稀磁半导体（Diluted Magnetic Semiconductor,DMS）的固有缺陷。为了克服这一难题,本论文研制了一系列电荷与自旋掺杂机制分离的新型稀磁半导体,并在这些材料中通过引入化学压力有效的增强了铁磁关联和居里温度;揭示了材料中铁磁关联范围与自旋浓度之间的关系;在自旋玻璃态中发现了-94%以上的巨大负磁阻等新奇物性。具体内容包括:一、稀磁半导体的物理压力效应已经得到了广泛的研究,而该类材料中的化学压力效应却少有关注。我们基于本课题组之前发现的稀磁半导体材料（Sr,Na）（Cd,Mn）₂As₂,将其中原子半径较大的Sr²⁺替换为原子半径较小的Ca²⁺,得到了新型稀磁半导体（Ca,Na）（Cd,Mn）₂As₂。相比（Sr,Na）（Cd,Mn）₂As₂,（Ca,Na）（Cd,Mn）₂As₂的晶格体积收缩了6%,这表明化学压力的成功... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

三种不同类型的半导体

自旋和电荷分别掺杂的稀磁半导体的制备与新奇物性研究6图1.2(Ga,Mn)As体系中Mn含量与衬底温度的相图Figure1.2PhasediagramofMnconcentrationvs.substratetemperature即使目前(Ga,Mn)As的居里转变温度远低于室温，该体系仍取得了长足的发展，例如国内外实验室利用其制备了一些电子器件模型，如图1.3(a)为1999年Ohno等人制备的异质结的简单模型，利用复合光谱成功检测到了自旋极化率（图1.3(b)），并制备出光发射二极管的雏形[39]。此外，还有基于(In,Mn)As制备的自旋场效应晶体管等等。图1.3基于GaAs的铁磁性异质结的电子自旋注入Figure1.3ElectricalspininjectioninGaAsbasedheterostructure图注：(a)在空穴型稀磁半导体(Ga,Mn)As异质结中，居里温度以下时其自发磁化原理示意

自旋和电荷分别掺杂的稀磁半导体的制备与新奇物性研究6图1.2(Ga,Mn)As体系中Mn含量与衬底温度的相图Figure1.2PhasediagramofMnconcentrationvs.substratetemperature即使目前(Ga,Mn)As的居里转变温度远低于室温，该体系仍取得了长足的发展，例如国内外实验室利用其制备了一些电子器件模型，如图1.3(a)为1999年Ohno等人制备的异质结的简单模型，利用复合光谱成功检测到了自旋极化率（图1.3(b)），并制备出光发射二极管的雏形[39]。此外，还有基于(In,Mn)As制备的自旋场效应晶体管等等。图1.3基于GaAs的铁磁性异质结的电子自旋注入Figure1.3ElectricalspininjectioninGaAsbasedheterostructure图注：(a)在空穴型稀磁半导体(Ga,Mn)As异质结中，居里温度以下时其自发磁化原理示意


本文编号：3403245