co掺杂zno的结构与光学性质研究

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1、吉林大学本科生毕业论文设计中文题目：Co掺杂ZnO结构与光学性质研究英文题目：ThestructureandopticalresearchofZnOdopedCo学生姓名：宋杨专业：物理学学号：11070316指导教师：王志军完成日期：2011年5月19日摘要对电子自旋的研究使人们对微观世界的了解加深，并发现了许多极具实用性潜力的现象，由此，自旋电子学诞生了。而作为一种具有丰富物理内涵及重要应用前景的新型电子材料，磁性半导体无疑已成为自旋电子学领域的研究热点。磁性半导体通常是将磁性元素注入Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族的半导体中，形成稀释磁性半导体（DilutedMagneticSemiconducto

2、r-DMS）。由于磁性元素的引入，使得稀磁半导体拥有一系列不同于一般半导体的特性，稀磁半导体可以同时操纵电子的自旋及电荷，使电子的自由度增加，因而极大地提高了磁存储的传输速率。这引起了许多研究者的关注。在In、Mn、As化合物磁性半导体方面，Ohno等人率先发现了铁磁性，但其居里温度最高为170K，限制了其应用范围。自从Dietl等人用RKKY理论预言了ZnO基磁性半导体的居里温度高于室温后，ZnO基半导体便受到了越来越多的关注，室温下的ZnO具有良好的物理性能：禁带宽度约为3.37eV，激子束缚能60meV，可实现室温下激子发射。这些特性使得ZnO基稀磁半导体在蓝光和紫外发光二极管、激光器

3、和光探测器等方面有重要应用价值。尽管对ZnO的研究取得了不少进展，但仍有许多问题处于争论中，如ZnO半导体的铁磁性的起源，不知道能否表现出内禀铁磁性，同时，载流子浓度的控制方法；杂质能级和价带、导带之间的相互关系；半导体饱和磁化强度较低、高温瓷电阻很小、输运机理不清楚等问题都是亟待解决的问题。Co掺杂ZnO材料是ZnO基半导体中较为典型的一种，因其优良的导电和发光性能以及在铁磁性方面的潜力而被广泛用于自旋半导体及相关器件方面的研究。在本文中，通过对乙酸钴和乙酸锌的粉末状混合物加热得到Co掺杂ZnO的化合物，通过对不同温度下反应出的掺杂ZnO的比较，研究Co掺杂ZnO的结构及光学特性。结果表明

4、：Co掺杂ZnO晶体的粒径及X射线衍射强度均随制备温度的升高而增加，并且Co掺杂ZnO晶体有很强的紫外发射。关键词Co掺杂；ZnOAbstractStudyofelectronspinmakepeoplehaveadeepenunderstandingonthemicroscopicworld,andfoundalotofgreatpracticalpotentialofthephenomenon,thus,thespintronicsappeared.Asarichphysicalmeaningpromisingandimportantnewelectronicmaterial,magne

5、ticsemiconductorhasundoubtedlybecomehotresearchfieldinspintronics.MagneticsemiconductorisusuallyinjectmagneticelementsintothemagneticelementofⅡ-ⅥorofⅢ-Ⅴsemiconductors,toformationdilutedmagneticsemiconductor(DMS).Sincetheintroductionofmagneticelements,makingtheDilutedMagneticSemiconductorhasarangeof

6、differentfromthegeneralcharacteristicsofthesemiconductor,dilutedmagneticsemiconductorscanmanipulatetheelectronspinandcharge,theelectronicdegreesoffreedomincreases,andthusgreatlyimprovethetransmissionrateofthemagneticstorage.Thisraisesconcernsofmanyresearchers.IntheIn,Mn,Ascompoundmagneticsemiconduc

7、tors,Ohno,whofirstdiscoveredtheferromagnetic,buttheCurietemperatureisupto170K,Thislimitsitsscopeofapplication.SinceDietletalpredictedwithRKKYtheorythatZnObasedmagneticsemiconductorsCurietemperaturewillbehig