热处理对稀磁半导体Al_(1-x)Cu_xN薄膜性能的影响.pdf

：“热处理对稀磁半导体Al_(1-x)Cu_xN薄膜性能的影响” ：本文探讨了通过热处理改善稀磁半导体Al_(1-x)Cu_xN薄膜的结构和磁性性能，研究发现退火处理可以显著提高薄膜的结晶质量和铁磁性。 ：半导体，导体技术，导体研究，参考文献，专业指导 【正文】： 稀磁半导体（DMS）是近年来电子学领域的一个重要研究方向，它将半导体的电荷输运特性与铁磁体的磁性相结合，为自旋电子学和量子计算提供了新的可能。Al_(1-x)Cu_xN是一种典型的稀磁半导体，其中Cu原子的掺入使得非磁性的AlN薄膜获得了铁磁性。在本研究中，作者柯兴宇和季小红采用磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备了AlCuN薄膜，并通过热处理探究其性能变化。 研究发现，经过退火处理后，AlCuN薄膜的结晶特性得到了显著改善，从非晶态转变为多晶态。这意味着薄膜的结构更加有序，这对于提高半导体性能至关重要。退火温度为950℃、氮气气氛下处理后的薄膜，其饱和磁矩翻倍，达到约5.16emu/cm³，显示出更强的铁磁性。这表明热处理对于增强AlCuN薄膜的磁性质具有积极的作用。 进一步的研究通过X射线光电子能谱(XPS)和光致发光性能分析揭示了AlCuN薄膜铁磁性的来源。Cu原子与其最近邻的N原子之间的p-d杂化是产生铁磁性的主要机制之一。p-d杂化是指Cu原子的d轨道与N原子的p轨道相互作用，形成杂化轨道，增强了电子的磁性。此外，N原子周围的缺陷位置极化也对铁磁性有贡献，这些缺陷可能导致局域磁矩的产生。 文章中提到，自(Ga,Mn)As被发现具有载流子诱导的铁磁性以来，DMS材料的探索一直在进行。为了实现实际应用，DMS材料的居里温度需高于室温，因此寻找更合适的掺杂元素和优化制备工艺至关重要。AlCuN薄膜因其独特的磁性和良好的可调控性，可能成为未来高性能自旋电子器件的理想候选材料。 该研究揭示了热处理对于改善稀磁半导体AlCuN薄膜结构和磁性性能的重要影响，为设计和制造高性能的DMS器件提供了新的思路。通过优化热处理条件，可以有效地调整薄膜的物理性质，这对于开发新型磁性半导体材料和相关自旋电子设备具有深远意义。