新型DMS材料的存储特性与应用前景

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1、目录目录摘要：11绪论21.1自旋电子学的简介21.2稀磁半导体的研究概述31.3稀磁半导体的物理性质32DMS的研究现状、材料的制备方法及其磁性的探索52.1DMS的研究现状52.2ZnO的掺杂薄膜的制备方法以及优缺点72.3Mn掺杂的ZnO薄膜72.4Co掺杂的ZnO薄膜92.5其它过渡族元素掺杂的ZnO薄膜113DMS的应用前景134结论14参考文献1413新型DMS材料的存储特性与应用前景摘要：稀磁半导体(简称DMS)是集电子的电荷和自旋于一体，使之具有了半导体的电荷运输特性和磁性材料的信息存储特性，是一种新型的功能材料，被认为是

2、2l世纪最重要的电子学材料。由于磁性元素的掺入，稀磁半导体具有了一些奇特的性质。稀磁半导体具有存储特性的这一特征是目前国际上研究的热门课题，研究最为广泛的是过渡族金属掺杂的ZnO所制成的DMS。尽管理论上和实验上都已经取得了很好的结果，但是仍然有许多问题(如磁性起源）有待于进一步解决。本文主要是在ZnO基DMS方面开展了一些讨论。关键词：稀磁半导体；ZnO；磁性起源ThememorypropertiesandapplicationprospectsofnewDMSmaterialsAbstract:Muchoftheattentionon

3、magneticsemiconductormaterials(abbreviationisDMS)isduetoitspotentialapplicationinwhatisnowcalled“spintronics”devices,whichexploitspininmagneticmaterialsalongwithchargeofelectronsinsemiconductors,andDMSisconsideredthemostimportantElectronicsmateralsinthe21century.Duetothei

4、ncorprationofmagneticions,DMSexhibitsomenovelpropertiesascomparedtoconventionalsemiconductors.Theresearchondilutedmagneticsemiconductorsisoneofthefrontiersofmodernphysics.AsoneofthemostpromisingDMScandidates,transitionmetalsdopedZnOhasbeenreceivinggreatattentionveryrecent

5、ly.Althoughtherehavebeenmanyinspiringresultsinboththereticandexperimentalfields,somequestionsarestilltobefurthersolved，suchastheoriginoftheobservedferromagenetism.Therefore,inthiswork,ourattentionhasbeencentralizedonZnObasedDMS.Keywords:dilutedmagneticsemiconductor；ZnO；th

6、eoriginofmagetic1绪论近年来，由于现代电子科技和电子产业的飞速发展，传统的电子工艺已经逐渐不能满足现有的对于器件小型化的需求，所以当前科技人员致力于在常规电子工艺中引入电子自旋，以期在半导体中同时利用载流子及其自旋，从而使将电子的自旋应用于存储、传输、处理量子信息成为可能。稀磁半导体由于兼具磁性物质及半导体的特性，易于与常规半导体工艺兼容。稀磁半导体(DilutedMagneticSemiconductor，简称DMS)，是指磁性过渡金属或稀土金属离子部分取代化合物半导体（通常为AB13型）的阳离子，从而形成三元或四元的化

7、合物。由于微量的磁性原子的引入，改变了原有的半导体的微观机制，因此使稀磁半导体在磁学、电学、光学等方面具有极其独特的性质，如：巨负磁阻效应、增强磁光效应、反常霍尔效应等。本章简略介绍了自旋电子学、稀磁半导体的研究背景以及特定的物理性质。1.1自旋电子学的简介自旋电子学又称磁电子学，是以电子自旋或自旋为其核心研究内容。在自旋电子学中，信息的读取，传输和处理都是针对电子或核自旋来操作的。自旋电子学的出现是以1988年的巨磁阻(GMR)效应的发现为标志，如今GMR效应已经在商业上取得了巨大的成功，新一代的超高密度硬盘的磁头就是利用GMR原理。除

8、此之外，磁随机存储也有望在将来取代基于CMOS的非挥发性闪存。另一方面，电子自旋的天然二元性质，使其成为量子计算机的基本单元量子位的理想选择。但是这些应用最终能否实现都要依赖于对电子自旋的精确