電荷與自旋摻雜的“捆綁”是傳統(tǒng)稀磁半導(dǎo)體（Diluted Magnetic Semiconductor,DMS）的固有缺陷。為了克服這一難題,本論文研制了一系列電荷與自旋摻雜機(jī)制分離的新型稀磁半導(dǎo)體,并在這些材料中通過(guò)引入化學(xué)壓力有效的增強(qiáng)了鐵磁關(guān)聯(lián)和居里溫度;揭示了材料中鐵磁關(guān)聯(lián)范圍與自旋濃度之間的關(guān)系;在自旋玻璃態(tài)中發(fā)現(xiàn)了-94%以上的巨大負(fù)磁阻等新奇物性。具體內(nèi)容包括:一、稀磁半導(dǎo)體的物理壓力效應(yīng)已經(jīng)得到了廣泛的研究,而該類材料中的化學(xué)壓力效應(yīng)卻少有關(guān)注。我們基于本課題組之前發(fā)現(xiàn)的稀磁半導(dǎo)體材料（Sr,Na）（Cd,Mn）₂As₂,將其中原子半徑較大的Sr²⁺替換為原子半徑較小的Ca²⁺,得到了新型稀磁半導(dǎo)體（Ca,Na）（Cd,Mn）₂As₂。相比（Sr,Na）（Cd,Mn）₂As₂,（Ca,Na）（Cd,Mn）₂As₂的晶格體積收縮了6%,這表明化學(xué)壓力的成功... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：117 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

三種不同類型的半導(dǎo)體

自旋和電荷分別摻雜的稀磁半導(dǎo)體的制備與新奇物性研究6圖1.2(Ga,Mn)As體系中Mn含量與襯底溫度的相圖Figure1.2PhasediagramofMnconcentrationvs.substratetemperature即使目前(Ga,Mn)As的居里轉(zhuǎn)變溫度遠(yuǎn)低于室溫，該體系仍取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，例如國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室利用其制備了一些電子器件模型，如圖1.3(a)為1999年Ohno等人制備的異質(zhì)結(jié)的簡(jiǎn)單模型，利用復(fù)合光譜成功檢測(cè)到了自旋極化率（圖1.3(b)），并制備出光發(fā)射二極管的雛形[39]。此外，還有基于(In,Mn)As制備的自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管等等。圖1.3基于GaAs的鐵磁性異質(zhì)結(jié)的電子自旋注入Figure1.3ElectricalspininjectioninGaAsbasedheterostructure圖注：(a)在空穴型稀磁半導(dǎo)體(Ga,Mn)As異質(zhì)結(jié)中，居里溫度以下時(shí)其自發(fā)磁化原理示意

自旋和電荷分別摻雜的稀磁半導(dǎo)體的制備與新奇物性研究6圖1.2(Ga,Mn)As體系中Mn含量與襯底溫度的相圖Figure1.2PhasediagramofMnconcentrationvs.substratetemperature即使目前(Ga,Mn)As的居里轉(zhuǎn)變溫度遠(yuǎn)低于室溫，該體系仍取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，例如國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室利用其制備了一些電子器件模型，如圖1.3(a)為1999年Ohno等人制備的異質(zhì)結(jié)的簡(jiǎn)單模型，利用復(fù)合光譜成功檢測(cè)到了自旋極化率（圖1.3(b)），并制備出光發(fā)射二極管的雛形[39]。此外，還有基于(In,Mn)As制備的自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管等等。圖1.3基于GaAs的鐵磁性異質(zhì)結(jié)的電子自旋注入Figure1.3ElectricalspininjectioninGaAsbasedheterostructure圖注：(a)在空穴型稀磁半導(dǎo)體(Ga,Mn)As異質(zhì)結(jié)中，居里溫度以下時(shí)其自發(fā)磁化原理示意


本文編號(hào)：3403245