单晶和孪晶的Zn_(0.96)Co_(0.04)O稀磁半导体薄膜的制备与研究

摘要：

采用分子束外延技术分别在不同晶面的蓝宝石(sapphire Al_2O_3)基片上制备了沿c轴生长的Zn_(0.96)Co_(0.04)O稀磁半导体薄膜.发现在Al_2O_3(1120)晶面(a面)上薄膜是二维层状外延生长的高质量单晶薄膜,而在Al_2O_3(0001)晶面(c面)上薄膜却具有有趣的孪晶结构,部分区域相互之间有一个30°的面内转动来减少和基片之间的失配度.在孪晶薄膜中存在的这些相互旋转形成的区域界面上会引起载流子强烈的散射作用,导致载流子迁移率的下降和平均自由程的缩短.利用X射线吸收精细结构技术证明了无论单晶还是孪晶的Zn_(0.96)Co_(0.04)O薄膜中所有的Co都以+2价替代进入了ZnO的品格.而没有形成任何杂相.而对其磁性研究发现,孪晶的薄膜样品比高质量的单晶薄膜样品具有大得多的饱和磁矩.这充分说明孪晶薄膜中的铁磁性来源与缺陷有关.我们还对铁磁性耦合机制进行了探讨.

关键词：Co掺杂ZnO、稀磁半导体、X射线吸收精细结构、单晶和孪晶薄膜

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分类号：O4(物理学)

资助基金：国家自然科学基金10804017;江苏省自然科学基金BK2007118;高等学校博士学科点专项科研基金20070286037;江苏省青蓝工程1107020060;江苏省六大人才高峰计划1107020070;教育部新世纪优秀人才支持计划NCET-05-0452

在线出版日期：2010-03-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：8467-8472