Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延及其室温铁磁性

研究了Co掺杂的ZnO单晶薄膜的分子束外延、结构、光学和磁学性质.利用分子束外延技术,在蓝宝石(0001)衬底上外延得到Co掺杂的Zn1-xCoxO(0≤x≤0.12)单晶薄膜.光透射谱和原位的X光电子能谱显示Co离子代替了ZnO晶格中部分Zn的位置.Zn1-xCoxO单晶薄膜具有内禀的铁磁性,并且居里温度高于室温.样品的铁磁性随着Co掺杂量x(x≤0.12)的增加而单调增大.     

Cu掺杂ZnO纳米结构的室温铁磁性研究

采用柠檬酸盐法合成了一系列Zn1-xCuxO(x=0.01,0.02,0.03,0.04)纳米粒子,XRD结果表明Zn1-xCuxO样品为单一的ZnO纤锌矿结构. 磁性测试结果表明Zn1-xCuxO(x=0.01,0.02,0.03,0.04)在室温下表现为铁磁性. XRD, TEM与XPS的测试结果表明,样品中没有具有铁磁性的第二相出现. 经分析Zn1-xCuxO(x=0.01,0.02,0.03,0.04)的铁磁性是Cu掺杂ZnO纳米结构的本质特征.     

Cu掺杂ZnO纳米结构的室温铁磁性研究

采用柠檬酸盐法合成了一系列Zn1-xCuxO(x=0.01,0.02,0.03,0.04)纳米粒子,XRD结果表明Zn1-xCuxO样品为单一的ZnO纤锌矿结构.磁性测试结果表明Zn1-xCuxO(x=0.01,0.02,0.03,0.04)在室温下表现为铁磁性.XRD,TEM与XPS的测试结果表明,样品中没有具有铁磁性的第二相出现.经分析Zn1-xCuxO(x=0.01,0.02,0.03,0.04)的铁磁性是Cu掺杂ZnO纳米结构的本质特征.     

掺杂浓度对Co掺杂ZnO纳米棒的铁磁性的影响

采用化学气相沉积(CVD)方法制备出3种掺杂浓度的Co掺杂ZnO纳米棒。使用EDX(en-ergy dispersive X-ray)能谱,测得3种ZnO纳米棒中Co元素的掺杂浓度分别为0.4、1.4和2.4%。X射线衍射(XRD)分析表明,三个样品均为ZnO的六方铅锌矿结构,并沿着c轴取向择优生长。磁化曲线显示,掺杂浓度为0.4%的Co掺杂ZnO纳米棒为顺磁性,随着掺杂浓度的增大,Co掺杂ZnO纳米棒转变为铁磁性。扩展X射线吸收精细结构谱表明,Co掺杂ZnO纳米棒的铁磁性源于ZnO纳米棒中的Co金属团簇。     

锰掺杂ZnO稀磁半导体的制备及铁磁性能

用溶胶-凝胶法,在超声波辅助条件下制备了Mn掺杂ZnO(Zn1-xMnxO,x≤0.05)稀磁半导体(DMS)纳米晶粉末样品.用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、超导量子干涉(SQUID)测磁仪分别对样品形貌、结构和磁性能进行了表征.较低的掺杂浓度下样品很好地保持ZnO的纤锌矿结构,随着掺杂浓度x的增加,样品的晶格常数近似线性增大,没有观察到杂质相.样品Zn0.98Mn0.02O显示了很好的铁磁性,居里温度在350 K以上.     

Cr掺杂InAs自组织量子点的分子束外延生长及磁性质

利用低温分子束外延技术制备了Cr掺杂的InAs铁磁性自组织量子点.高分辨电子显微镜分析表明InAs:Cr量子点保持了较好的闪锌矿结构.超导量子干涉仪磁性测量表明InAs:Cr自组织量子点的铁磁转变温度超过400K.     

Cr掺杂InAs自组织量子点的分子束外延生长及磁性质

利用低温分子束外延技术制备了Cr掺杂的InAs铁磁性自组织量子点.高分辨电子显微镜分析表明InAsCr量子点保持了较好的闪锌矿结构.超导量子干涉仪磁性测量表明InAsCr自组织量子点的铁磁转变温度超过400K.     

高温高压合成Co掺杂ZnO基DMS及其磁性特征

采用高温高压方法将由溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备的Co掺杂ZnO基稀磁半导体纳米颗粒置于6GPa压强和1000℃环境中处理,并研究其结构和磁学性质.XRD,XPS以及HRTEM等结构测量和分析表明,在掺杂浓度不高时,Co2+离子被较好地掺杂到了 ZnO晶格中,没有第二相或者团簇存在;而在中高浓度掺杂时,有CoO相形成.SQUID磁性测量显示,样品具有室温铁磁性.     

高温高压合成Co掺杂ZnO基DMS及其磁性特征

采用高温高压方法将由溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备的Co掺杂ZnO基稀磁半导体纳米颗粒置于6GPa压强和1000℃环境中处理,并研究其结构和磁学性质.XRD,XPS以及HRTEM等结构测量和分析表明,在掺杂浓度不高时,Co2 离子被较好地掺杂到了 ZnO晶格中,没有第二相或者团簇存在;而在中高浓度掺杂时,有CoO相形成.SQUID磁性测量显示,样品具有室温铁磁性.     

(Ni、Li)掺杂ZnO薄膜的制备及其性能

采用溶胶-凝胶技术和旋涂的方法,在Si(100)衬底上制备了Ni掺杂和(Ni、Li)共掺的3种ZnO薄膜(Ni0.10Zn0.90O、Ni0.10Li0.05Zn0.85O和Ni0.10Li0.10Zn0.80O)。X射线衍射分析表明,所有薄膜样品均为纤锌矿结构,未发现其他杂相。光致发光研究表明,(Ni、Li)共掺后出现了410nm左右的紫外发光峰,并随Li浓度的增加发光峰变强,该峰与Li杂质能级有关,同时观察到O2-空位引起的610nm和740nm的两个红色发光峰。薄膜中Ni离子为+2价,取代Zn离子的位置。掺杂的ZnO薄膜呈现室温铁磁性,单个Ni原子的饱和磁矩可达到0.210μB,掺入Li或在N2气氛中退火后,都导致单个Ni原子的饱和磁矩降低。铁磁性来源于电子调制的机制。     

Making BaZrS3 Chalcogenide Perovskite Thin Films by Molecular Beam Epitaxy

The making of BaZrS₃ thin films by molecular beam epitaxy (MBE) is demonstrated. BaZrS₃ forms in the orthorhombic distorted-perovskite structure with corner-sharing ZrS₆ octahedra. The single-step MBE process results in films smooth on the atomic scale, with near-perfect BaZrS₃ stoichiometry and an atomically sharp interface with the LaAlO₃ substrate. The films grow epitaxially via two competing growth modes: buffered epitaxy, with a self-assembled interface layer that relieves the epitaxial strain, and direct epitaxy, with rotated-cube-on-cube growth that accommodates the large lattice constant mismatch between the oxide and the sulfide perovskites. This work sets the stage for developing chalcogenide perovskites as a family of semiconductor alloys with properties that can be tuned with strain and composition in high-quality epitaxial thin films, as has been long-established for other systems including Si-Ge, III-Vs, and II-VIs. The methods demonstrated here also represent a revival of gas-source chalcogenide MBE.     

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30. 旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜，讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性     

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30°旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜,讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性.     

LSAT(111)衬底上ZnO单晶薄膜的分子束外延生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术,在LSAT(111)衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜.研究了衬底表面预处理及生长温度对ZnO外延膜的生长过程、外延取向关系以及表面形貌的影响.发现在较低温度下生长ZnO时,薄膜中容易形成30°旋转畴,而在较高温度下,可完全消除薄膜中的旋转畴,得到具有单一畴的ZnO单晶薄膜,讨论了旋转畴的起源以及生长温度对于消除旋转畴的作用.锐利的3×3 RHEED图像验证了ZnO薄膜具有O极性.     

GSMBE外延生长SGOI材料的退火行为

在SIMOX SOI超薄硅衬底上外延生长了高质量SiGe合金薄膜来制备SGOI(SiGe on insulator)样品，并研究了其在1050℃氧化气氛中的高温退火行为．用Raman，DCXRD，RBS和光学显微镜等分析手段对SGOI样品在退火前后的性能进行了表征．分析结果表明：SGOI样品表面的穿透位错密度约为5e５ｃｍ－２；高温退火处理可以促进SGOI样品中异质外延生长SiGe合金薄膜的弛豫化和超薄Si夹层向SiGe合金薄膜的转化，进一步提高SiGe薄膜的晶体质量，并且有助于获得高Ge组分的SGOI材料．     

GSMBE外延生长SGOI材料的退火行为

在SIMOX SOI超薄硅衬底上外延生长了高质量SiGe合金薄膜来制备SGOI(SiGe on insulator)样品,并研究了其在1050℃氧化气氛中的高温退火行为.用Raman,DCXRD,RBS和光学显微镜等分析手段对SGOI样品在退火前后的性能进行了表征.分析结果表明:SGOI样品表面的穿透位错密度约为5×105cm-2;高温退火处理可以促进SGOI样品中异质外延生长SiGe合金薄膜的弛豫化和超薄Si夹层向SiGe合金薄膜的转化,进一步提高SiGe薄膜的晶体质量,并且有助于获得高Ge组分的SGOI材料.     

Optical Characteristics of ZnTeO Thin Films Synthesized by Pulsed Laser Deposition and Molecular Beam Epitaxy

Oxygen incorporation into ZnTe was studied using pulsed laser deposition and molecular beam epitaxy. Oxygen incorporation at the high partial pressures studied for pulsed laser deposition was found to result in increasing visible transparency with oxygen incorporation, and is attributed to the formation of TeO _x based on bonding information obtained by x-ray photoelectron spectroscopy measurements. Oxygen incorporation by a plasma source during the growth of ZnTe by molecular beam epitaxy was found to result in an electronic band at 0.5 eV below the ZnTe band edge, possessing strong radiative properties and a resonant-like optical absorption coefficient with a peak α > 5000 cm⁻¹. The ZnTeO thin films grown by MBE have an epitaxial structure similar to ZnTe, where it is unclear whether the properties are due to the formation of a high-density defect level or the formation of a dilute alloy.