论文摘要
近年来,低维材料（如HfO2薄膜、TiO2、In2O3、ZnO（?）CeO2纳米颗粒等）由于其在自旋电子设备中的潜在应用价值而受到广泛关注。Sundaresan等人报道了Al2O3纳米颗粒的室温铁磁性,并且认为铁磁性是纳米颗粒的普遍属性。氧化铝是常见的宽带隙半导体材料,广泛应用于自旋电子学器件。其稳定性极强,耐腐蚀性高,可以在高温强辐射环境下工作。我们用射频溅射的方法,制备了Al2O3-δ薄膜和Al2O3-δ基复合薄膜,并对样品的磁性、微观结构、电输运等物理特性进行了表征和分析。具体研究工作及结果如下：1.利用射频溅射的方法在硅基底上制备氧化铝薄膜。将样品在不同氛围,不同温度下退火。对其磁性进行测量,结果表明样品具有明显的磁滞行为,真空退火的样品磁性最强,其饱和磁化强度为4.6 emu/cm3;空气退火使样品的磁性减弱,并且退火温度越高,磁性减弱的越明显。另外,制备了一系列不同厚度的样品,磁性测试结果表明随着厚度的增加,样品的磁性迅速减弱。另外,本文首次对不同厚度的样品进行C-V曲线测试,并对氧化铝中的固定电荷面密度进行计算。我们认为磁性主要来源于氧空位引入的未配对电子的交换相互作用。2.利用射频溅射的方法在硅基底上制备Si-Al2O3-6复合薄膜,对其磁性进行测试,结果表明随着Si含量的增加,Si-Al2O3-δ复合薄膜样品的磁性先增强后减弱,当Si的体积百分比为15 vol.%时,样品的饱和磁化强度最强,为1.78 emu/cm3,矫顽场约为110 Oe。磁力显微镜测试显示,该样品具有明显的磁畴结构。Ar气退火使样品的磁性减弱,退火温度越高,磁性减弱的越明显。我们认为磁性与Si和Al2O3-δ基质之间的界面有关。3.利用射频溅射的方法制备一系列不同C含量的C-Al2O3-δ复合薄膜,磁性测试结果表明样品在室温下都表现铁磁性,其来源并非磁性杂质,铁磁性是样品的本征属性。随着C含量的增加,样品的磁性先增强后减弱,当C的体积百分比为2 vol.%时,样品的磁性最强为4.9 emu/cm3。将该样品在Ar气中不同温度下退火,随着退火温度的升高,样品的磁性减弱。对样品的微结构及电学性质进行分析,结果表明,样品的室温铁磁性起源于C和Al2O3-δ基质的界面。4.利用射频溅射的方法制备一系列不同Cu含量的Cu-Al2O3-δ复合薄膜。在样品中发现了室温铁磁性。将样品在空气中退火,样品的磁性明显增强。对其微结构和成分进行分析,结果表明,样品的室温铁磁性来源于Cu2+的未配对3d壳层电子。
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标签：薄膜论文; 室温铁磁性论文; 界面缺陷论文; 傅里叶变换红外光谱论文;