(Zn,Co)O稀磁半导体中的团聚及其空间分布的调控与磁性驱动机理

迄今关于稀磁半导体的室温铁磁性的产生机制尚不明朗。室温稀磁半导体的发现者之一Dietl研究组提出，除了缺陷态能级劈裂和杂质能带交换作用等电子结构因素诱导铁磁性以外，掺杂剂的纳米尺度范围内的局部团聚和长程范围内的有效组织也可能是实现稀磁半导体的宏观铁磁性的有效渠道。然而,这一纳米尺度范围内的微小重组调控材料宏观性质的有趣模型尚缺乏系统的实验支持。.本项目将沿着这一思路，以(Zn,Co)O稀磁半导体作为模型系统，开展以掺杂剂纳米尺度分布来调控材料宏观铁磁性的实验研究。我们将制备Co掺杂ZnO稀磁半导体超薄膜和纳米结构，诱发Co掺杂离子在母体内的局部分布，试图得到一系列不同团聚特征的样品，并观察局部团聚、浓区浓度、浓区/稀区尺度和有序性等一系列的团聚特征参数对于最终材料磁性的磁载流子性质、饱和磁化强度和矫顽力等参数的影响，建立以掺杂剂团聚的几何分布来诱导和调控稀磁半导体的室温铁磁性的物理图像。