《CrN/GaN異質結構的磁性和電輸運性質研究》是依託河南師範大學，由周忠坡擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：CrN/GaN異質結構的磁性和電輸運性質研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周忠坡
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在半導體中摻入磁性元素或非磁性元素或引入其他缺陷再充放可以形成磁性半導體，磁性半導體蜜求笑可同旋槓歡時利用電子的電荷屬性和自旋屬性；其中CrN基磁性半導體具有正交結構反鐵磁性和缺陷誘導的鐵磁性。對CrN/GaN異質結構中界面磁性和電輸運行為的深入研究道鞏才簽，有助於闡明本徵缺陷對磁性的調控行為；獲得界面磁性耦合規律，為解決自旋注入與載流子輸運等基本科學問題提供依據。本項目將主要研究磁性材料CrN及其異質結構的生長製備和與自旋相關的磁學和電學性質；CrN/GaN多層異質結構的界面微觀結構、電子結構、局域磁矩和隧穿效應等物理性質；異質結構界面極化載流子從CrN向GaN的注入與輸運，獲得界面磁性和電輸運的關係。結合基於第一性原理的理論計算，探索磁性異質結構磁性耦合的物理本質。
結題摘要
在傳統半導體中摻入金屬元素或非金屬元素形可成磁性半導體；磁性半導體可同時利用電子的電荷屬性和自旋屬性。本項目結合申請人在單晶薄膜外延製備、磁性研究和第一性原理計算方面的研究基礎，提出通過對CrN/GaN異質結構中界面磁性和電輸運行為的深入研究，闡明本徵缺陷對磁性的調控行為，獲得磁性耦合規罪厚律。我們研究了Cr摻雜的GaN、InN外延薄膜的製備條件，成功實現替位摻雜並製備出具有較高晶體質量的具有室溫鐵磁性的外延單晶薄膜。我們研究了Cr摻雜、Si摻雜對GaN及GaCrN外延薄膜的晶體質量、鐵磁性的影響；結合第一性原理模擬計算分析了摻雜對GaN外延薄膜系統鐵磁性的調製。由於設備的原因，我們放棄了CrN(111)/GaN(0002)/CrN(111)體系界面局域磁矩的研究，同時轉向製備較為容易的TiO2納米管系統，並研究其納米管壁的表面缺陷與納米管間界面局域磁矩。我們採用陽極氧化法分別製備了Mn、Fe、Cu、Ru、Au和N共摻雜的TiO2納米管陣列，閥只擊微測得這些樣品均具有室溫鐵磁性，結合第一性原理計算分析了氧空位存在時，金屬、非金屬、及兩者摻雜對晶胞磁矩的調製，系統研究了摻雜雜質和氧空位對該納米管系統室溫鐵磁性拔埋汗及載流子特性的影響。
