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3.3稀磁半导体的研究进展 14
3.3.1理论进展 14
3.4 稀磁半导体的制备 14
3.5稀磁半导体的研究意义 15
3.6 Mn掺杂ZnO特性研究 15
3.6.1 室温铁磁性研究现状 15
3.6.2 Mn掺杂ZnO薄膜的研究意义 16
4 ZnO基稀磁半导体的制备方法及薄膜表征 16
4.1 ZnO薄膜制备方法 16
4.1.1 脉冲激光沉淀 （PLD） 17
4.1.2 溶胶-凝胶法(sol一gel) 17
4.1.3 分子束外延法 17
4.1.4 磁控溅射法 17
4.1.5 超声喷雾热解（USP）法 18
4.2 表征手段 19
4.2.1 XPS 19
4.2.2 X射线衍射分析(XRD) 19
4.2.3超导量子干涉仪 19
4.2.4 Hall测试系统 20
5 实验结果与分析 20
5.1 XRD结果分析 20
5.2 XPS实验数据与结果分析 22
5.3磁性能的实验数据分析 25
6 结论与展望 27
7 致谢 28
8 参考文献 29
1 绪论
1.1 引言
当前，人类社会已经进入了一个全新的信息化时代，信息的传输、处理、存储等过程都是通过电子和光子来参与实现的，光电子在信息技术领域中起到了举足轻重的作用。上个世纪，人们制备出了红外发光二极管LED和LD，实现了光通信和光信息处理。随着社会经济的快速发展，人们对于信息技术的要求也越来越高，一直在不断的研究中寻求新的技术,从20 世纪 60 年代起对电子电荷自由度和自旋自由度的同时应用的一门崭新的科学-自旋电子学为了满足新功能的需求而被催生了出来。自旋电子学是一门综合了磁学与电学的交叉学科[2]，也成为了这几年来十分热门的一个研究领域，许多材料科学研究者也积极的投入在相关实验的探索上，以求突破到一个更高层的领域。在自旋电子学中，自旋注入是核心问题之一，因为它是半导体材料自旋电子器件得以实现的首要问题。就目前而言，研究人员对稀磁半导体（diluted magnetic semiconductors，DMSs）的研究已经取得了很大的进展，更多人将重点放在了II-VI族半导体DMS上，特别是ZnO基稀磁半导体。通过过渡金属的自旋电子之间的反铁磁作用能够引起II-VI族半导体材料的磁相互作用，但是现实中很难通过P型或N型载流子引起铁磁的相互作用[3]。
近来，由于实验的最新进展，再次极大地推动了众多材料研究者对ZnO基稀磁半导体的广泛研究以探索其铁磁性来源。其中Mn掺杂ZnO基稀磁半导体的研究尤其受到了多数人的关注，但是，在不同的实验中得到的结果也有较大差异，由于制备方法、制备条件以及温度等试验因素，科研者对其铁磁性的来源还存在着诸多争议。
1.2 研究背景和意义
ZnO是目前最受关注的氧化物半导体材料，和ZnO传统的应用相比较，ZnO基稀磁半导体材料有着更为广泛的应用前景。因为其兼备了电荷和自旋两个自由度，同时具有稳定性好、光透过率高、化学性能稳定，原料丰富易得、价格低廉等优点，极有可能成为新一代信息储存的载体。
当代和未来都是信息为主导地位的时代，信息的处理、传输和存储将要求空前的规模和速度。以半导体材料为支撑的大规模集成电路和高频率器件在信息处理过程中扮演着重要的角色，在这些技术中它们极大的利用了电子的电荷属性；然而信息技术中另一个不可缺少的方面——信息的存储，则是由磁性材料来实现，这极大地利用了电子的自旋属性。如果能同时利用这两个属性，无疑将会给信息技术带来一个崭新的面貌，稀磁半导体就是用于实现以上功能的。稀磁半导体作为一种新型的半导体材料，同时具备了磁性材料和半导体材料的特性，在光电子领域展现了非常广泛的应用前景。
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