非故意掺杂碳对ZnMnO：N磁性影响的实验与理论研究

• 作者: 吴孔平 周孟然 朱顺明 顾书林 黄友锐
• 来源期刊: 物理学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 稀磁半导体 铁磁性 第一性原理 Mn-N共掺ZnO
• 年，卷（期）: 2012,（5）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质：电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 439-444
• 分类号: O484.43
• 语种: 中文

摘要

利用金属有机源化学气相沉积技术,通过改变受主掺杂源和导入氢气并提高生长压力来逐步抑制C的办法,在蓝宝石上外延了Mn,N共掺ZnO薄膜.X射线衍射显示所有样品都具有良好的单轴取向.ZnMnO：N样品的Raman光谱中C元素相关的振动模明显消失.同时van der Pauw法Hall效应测量表明,通过逐步对C的抑制,样品由n型导电转变成p型导电,这主要是由于C与N形成复合体取代O位（CN）_O,具有最低形成能且充当浅施主.对N,Mn共掺ZnO晶体的第一性原理模拟计算显示了N,Mn共掺ZnO的态密度在Fermi能级处存在较强的自旋极化,表明N 2p电子与Mn 3d电子之间存在较强的p-d相互作用,形成磁性束缚激子产生磁矩.一旦引入C后,C,N形成复合体取代O位,导致体系磁性减弱或者消失.模拟计算结果与实验表征分析结果一致表明：对于Mn,N共掺ZnO薄膜样品,引入C与N形成复合体取代O位,Mn,N共掺ZnO薄膜磁性减弱或消失.因此,Mn 3d电子与N 2p局域束缚的电子形成的磁性束缚激子决定了Mn,N共掺ZnO薄膜室温铁磁信号的产生.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黄友锐	安徽理工大学电气与信息工程学院	195	991	16.0	21.0
2	周孟然	安徽理工大学电气与信息工程学院	147	713	13.0	21.0
3	朱顺明	南京大学电子科学与工程学院	20	72	5.0	7.0
4	顾书林	南京大学电子科学与工程学院	46	261	9.0	14.0
5	吴孔平	安徽理工大学电气与信息工程学院	16	32	4.0	4.0