《ZnO基稀磁半導體薄膜及其ZnO/GaN異質結自旋LED研究》是依託中國科學技術大學，由余慶選擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：ZnO基稀磁半導體薄膜及其ZnO/GaN異質結自旋LED研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：餘慶選
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
室溫稀磁半導體材料對於半導體自旋電子器件的套用具有十分重要的意義。本項目採用共摻雜技術製備出室溫鐵磁性ZnO基稀磁半導體薄膜和室溫磁性ZnO/GaN異質結系列樣品，測量不同磁場下和不同溫度時的異質結的I-V特性，電致發光性質。結合異質結界面性能表征和理論分析的結果，從微觀的角度探討界面缺陷，界面的極性，界面態密度分布的行為及其與異質結的電子輸運，磁性質和光學性質的聯繫。最終獲得自旋取向的磁性ZnO/GaN異質結髮光二極體原型器件的極化電致發光，為ZnO基DMS的套用和自旋電子學提供有創新性的成果。
結題摘要
圍繞ZnO稀磁半導體中涉及的室溫鐵磁性，輸運等課題，我們開展了一系列研究工作，在課題組的共同努力下，獲得一些有意義的研究成果：（1）缺陷對納米ZnO:Mn室溫鐵磁性影響的研究。選擇納米ZnO:Mn為研究對象，在不同的氣氛條件下進行熱處理，研究其室溫鐵磁性。研究發現，在氫氣氣氛下，ZnO:Mn的室溫鐵磁性有明顯的提高， 其室溫鐵磁性與ZnO:Mn中的氧空位有關，而不能簡單地歸結為H-O鍵的作用。（2）Si，Al2O3和GaN襯底生長ZnO:Mn薄膜室溫鐵磁性研究。儘管在氫氣氣氛下熱處理可以獲得ZnO:Mn/GaN的室溫鐵磁性，但p-GaN的有效摻雜濃度會受到影響，從而會影響相關器件的性質。我們發現，在氫氣處理後的樣品，再進行多次的氧氣處理，其飽和磁化強度可以保持不變。其微觀機理可能與ZnO的結構重構有關聯。（3）SrTiO3:Nb的電阻轉換特性的研究。採用不同摻雜濃度的SrTiO3:Nb單晶樣品（Nb = 0.05wt%,0.5wt%,1wt%）與金屬Pt,Ag分別製備Ag/SrTiO3:Nb和Pt/SrTiO3:Nb結構。採用原位測量樣品結電壓的方法，研究Ag/SrTiO3:Nb和Pt/SrTiO3:Nb的超快回響機理。對Ag/SrTiO3:Nb，其回響時間達到5ns, 研究表明其回響時間與Schottky結的勢壘高度存在著一定關聯。通過對樣品的熱處理髮現，熱處理能提高開關的高低電阻轉換速度。（4） La0.5Ca0.5MnO3/Nb:SrTiO3 異質結的輸運特性及其電阻開關效應的研究。發現La0.5Ca0.5MnO3/Nb:SrTiO3具有從負的電阻變化率到正的轉變，並對其機理進行了研究。我們還系統地研究了La1-xCaxMnO3/SrTiO3: Nb異質結的磁電容的性質。研究發現La1-xCaxMnO3的薄膜隨著Ca含量將發生結構相的轉變，這個轉變可能與樣品的低溫下的電荷有序有關聯，因而將影響薄膜的磁性質。 項目迄今已發表SCI研究論文5篇。項目執行期間，指導培養研究生6人，本科畢業生5人。以上成績說明課題按計畫進行，並實現預期目標。
