Ni掺杂ZnO薄膜的制备与性质

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:li_heping1986
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ZnO是一种宽带隙的半导体材料,室温下它的能隙宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV,具备优异的紫外发光条件,这使得ZnO成为一种具有很大应用潜力的短波光电子材。同时,根据理论预测将过渡金属Cu、Mn和Ni等掺杂于ZnO,可以形成居里温度高于室温的稀磁特性,这使得ZnO有望成为一种稀磁半导体材料,在未来自旋电子学器件中具有重要应用。本论文采用脉冲激光沉积(PLD)方法制备Ni掺杂的ZnO薄膜,研究不同Nj含量对样品结构的影响、系统研究掺杂含量与样品的荧光特性以及磁性能间的关系。同时,制备了高Ni含量的ZnO薄膜,形成Ni的结构有序相,对其微结构和荧光特性进行了研究与分析。取得了如下主要结果: 1.在室温条件下采用脉冲激光沉积技术在Si(100)衬底上制备Ni掺杂ZnO薄膜,研究了掺杂Ni以后薄膜结构的变化。对不同Ni含量样品的荧光性能进行了研究,观察到360nm的新荧光峰,且不同Ni含量下,荧光峰位置不变,而相应的发光强度发生了变化。当靶材中Ni:ZnO的摩尔比为5%时,样品中360nm左右的荧光峰强度最强。其结果表明360nm的荧光峰可能起源于分裂的价带与导带间的复合跃迁,而Ni的加入对其跃迁几率产生明显影响。 2.采用PLD方法,在室温下制备不同含量Ni掺杂的ZnO薄膜,并在室温下采用VSM测试其磁性能,首次在Ni掺杂的ZnO薄膜中获得了室温下的铁磁性,当Ni分别为1at.%,3at.%,5at.%,7af.%时,对应的每个Ni原子饱和磁矩分别为0.3μB,0.2μB,0.2μB,0.21μB。样品中每个Ni原子的饱和磁化强度随Ni含量的增加反而逐渐减小。通过对其磁性产生的机制分析,
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