《雙元素複合摻雜SiC基稀磁半導體的製備與物性研究》是依託哈爾濱工業大學，由宋波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：雙元素複合摻雜SiC基稀磁半導體的製備與物性研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋波
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
寬頻隙半導體SiC具有高熱導、高擊穿場強、高飽和電子遷移率和抗輻射等一系列優異的物理、化學性質，是製作高溫、高頻、大功率、抗輻射自旋電子器件的理想材料。針對SiC基稀磁半導體在摻雜過程中容易出現的多型化問題，本項目以SiC基稀磁半導體為研究對象，首次提出開展雙元素(具有穩定SiC晶型作用的Al元素與另外一種元素)可控複合摻雜SiC單相樣品的製備和物性測試等工作。項目擬採用固相反應法製備樣品, 利用SQUID等磁性測試技術, 結合x射線衍射、電鏡分析和化學成分分析等表征手段,系統地研究雙元素複合摻雜SiC的磁性特徵，探索可能的雙元素摻雜SiC不同於其它體系的新現象、新規律。分析雙元素摻雜SiC的磁性作用機制，研究雙元素之間的相互作用規律。揭示微觀結構與物理性能之間的關係，建立可能存在的雙元素摻雜SiC磁性來源的新機制,對拓展SiC基自旋器件的套用具有重要意義。
結題摘要
本項目系統地開展了雙元素複合摻雜SiC基稀磁半導體的製備與物性表征工作，其中包括磁性元素Fe, Co, Cr, Mn以及非磁性元素B等與Al元素複合摻雜的研究工作，非磁性摻雜寬禁帶半導體的製備與物性表征工作，非磁性元素摻雜窄禁帶半導體的製備與物性表征工作。研究發現：(1)Al元素在複合摻雜的過程中，與單摻雜所表現出來的作用存在差異，在複合摻雜過程中，Al元素對於樣品的長程磁有序沒有明顯貢獻，而表現出來的主要作用是穩定SiC的晶型，(2)(Al, Fe)複合摻雜的樣品中，Al元素的引入後沒有探測到常見的雜相Fe3Si, 同時4H與6H兩相共存的現象也消失了，表現出4H單相。(3) (Al, Co)複合摻雜的樣品中，同樣表現出4H單相，並且(Al, Co)複合摻雜後的磁性要弱於Al元素單摻的樣品，這對於研究Al元素摻雜SiC基稀磁半導體的磁性起源提供了新的認識。(4) (Al, Cr)複合摻雜的SiC樣品中，我們發現Al元素對於鐵磁性的貢獻不明顯，隨著Cr元素含量的增加，樣品的鐵磁性在逐漸減弱。(5)在寬禁帶半導體BN中，我們發現了由樣品自身的缺陷所導致的巨觀磁有序，證實了張培鴻等人的計算結果。(6)在中子輻照的6H-SiC單晶樣品中，我們觀察到VSiVC雙空位所誘導產生的鐵磁有序，顯示出通過缺陷工程來調控寬禁帶半導體是可行的。(7)在窄禁帶半導體InN中發現隨著缺陷濃度的變化，InN中磁有序可以進行有效的調控。通過本項目的資助，課題組在三年研究期內對SiC基稀磁半導體的製備與物性研究以及寬禁帶半導體的磁性起源進行了深入和系統的研究，取得了重要的研究進展，在P.R.L., P.R.B., A.P.L.等SCI雜誌上發表論文9篇，培養博士研究生4名，碩士研究生2名，獲省自然科學一等獎一項。
