《缺陷誘導硫化物納米材料的室溫鐵磁性及其機理研究》是依託蘭州大學，由高大強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：缺陷誘導硫化物納米材料的室溫鐵磁性及其機理研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：高大強
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
深入理解磁性半導體的鐵磁性機理，實現對其鐵磁性的可調和可控，是實現稀磁半導體材料在自旋電子器件套用中擬解決的關鍵問題之一。本項目在前期工作的基礎上，擬分別利用水熱法和化學氣相沉積法,在最佳化遠離平衡態製備條件的基礎上，結合缺陷形成基本理論，探索在硫化物納米材料中由缺陷誘導產生鐵磁性樣品的製備工藝，研究缺陷對其鐵磁行為的調控以及樣品的鐵磁性機理。通過對樣品巨觀磁性、微觀磁性及微結構的分析得到樣品中的缺陷濃度和缺陷類型及相結構與其磁特性的相關性規律，結合樣品的光電性能、電子順磁共振和磁譜測量及第一性原理計算，重點研究硫化物納米材料鐵磁性的微觀磁矩起源、磁矩間相互作用及其在室溫下具有穩定鐵磁性的機理，為實現其在自旋電子器件及相關功能器件中的套用提供理論依據和實驗基礎。
結題摘要
近年來，隨著電子科技和電子產業的飛速發展，研究者正致力於在常規電子器件中引入電子自旋，從而使將電子的自旋套用於存儲、傳輸、處理量子信息成為可能。在對新一代自旋電子器件開發過程中，稀磁半導體由於兼具磁性物質及半導體的特性、易於與常規半導體工藝兼容而被認為是下一代利用電子的自旋自由度製成微電子器件的主要材料。硫化物基的稀磁半導體材料是目前研究的熱點，已有研究結果表明利用磁性及非磁性元素摻雜都可以在ZnS及CdS中獲得高於室溫的鐵磁性。重要的是，相對於氧化物體系，S元素較O元素的原子量大，在硫化物體系中可以利用XPS及ICP等測試手段對樣品中S元素的比例進行定量的分析。如果可以在純的硫化物體系中通過缺陷誘導鐵磁性的思路來得到此類材料的本徵鐵磁性，那么我們就可以精確研究缺陷與其誘導鐵磁性的相關性。在本項目的實施過程中，我們分別利用水熱法和化學氣相沉積法在最佳化遠離平衡態製備條件的基礎上，結合缺陷形成的基本理論，探索了在硫化物納米材料中由缺陷誘導產生鐵磁性樣品的製備工藝，研究缺陷對其鐵磁行為的調控以及樣品的鐵磁性機理。通過對樣品巨觀磁性、微觀磁性及微結構的分析得到樣品中的缺陷濃度和缺陷類型及相結構與其磁特性的相關性規律，結合第一性原理計算，重點研究了硫化物納米材料鐵磁性的微觀磁矩起源，為實現其在自旋電子器件及相關功能器件中的套用提供理論依據和實驗基礎。此外，我們對項目的研究內容做了進一步的擴展，研究了類石墨烯二維材料的製備及磁特性，氧化物中界面相關的鐵磁性研究，在這些方面都取得的一些成果。在項目的實施中共發表SCI論文21篇，專利1項已授權。
