Mn和N共掺ZnO稀磁半导体薄膜的研究  被引量:8

Activation of room-temperature ferromagnetism in Mn doped ZnO thin films by N codoping

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作  者:邹文琴[1] 路忠林[2] 王申[1] 刘圆[1] 陆路[1] 郦莉[1] 张凤鸣[1] 都有为[1] 

机构地区:[1]南京大学物理系,固体微结构物理国家实验室,南京210093 [2]东南大学物理系,南京210096

出  处:《物理学报》2009年第8期5763-5767,共5页Acta Physica Sinica

基  金:国家自然科学基金(批准号:10804017,50802041);教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号: NCET-05-0452)资助的课题~~

摘  要:使用对Zn2N3:Mn薄膜热氧化的方法成功制备了高含N量的Mn和N共掺ZnO的稀磁半导体薄膜.在没有N离子共掺的情况下,ZnO:Mn薄膜的铁磁性非常微弱;如果进行N离子的共掺杂,就会发现ZnO:Mn薄膜在室温下表现出非常明显的铁磁性,饱和离子磁矩为0.23μB—0.61μB.这说明N的共掺激发了ZnO:Mn薄膜中的室温铁磁性,也就是受主的共掺引起的空穴有利于ZnO中二价Mn离子的铁磁性耦合,这和最近的相关理论研究符合很好.Mn doped ZnO films with and without N eodoping have been fabricated by oxidative annealing of sputtered Zn: Mn and Zn2N3 :Mn films on silicon substrates in flowing O2 ambient. It was found that the ZnO:Mn films show very weak ferromagnetic behavior, while for those with N codoping, significant ferromagnetism with a moderate saturation magnetization of about 0.23--0.61 ,us per Mn2+ ion was observed at room temperature. It suggests that significant ferromagnetism in ZnO: Mn films could be activated by N codoping. The results indicate that holes are favorable for ferromagnetic ordering of the doped Mn2+ ions in ZnO, in agreement with the recent theoretical studies.

关 键 词:磁性半导体 受主掺杂 空穴媒介的铁磁性 

分 类 号:O484.43[理学—固体物理]

 

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