过渡族元素掺杂的氧化铟薄膜呈现出良好光学、电学及室温铁磁性,最近我们在Fe:In2O3薄膜中观测到了高居里温度(927K)和室温强垂直膜面磁各向异性。但是,对于其高温铁磁性及强垂直膜面磁各向异性形成机制和影响因素我们还知之甚少。本项目中我们计划利用激光分子束外延技术制备氧化铟基铁磁性半导体外延薄膜,并对薄膜中的磁性离子微观分布、氧空位浓度、载流子浓度、应力大小、薄膜取向等进行调控,研究薄膜磁性能随这些因素的变化规律。探索得到影响材料磁结构与垂直膜面磁各向异性的主要因素及影响规律,实现对其电性能、磁性能特别是垂直膜面磁各向异性的有效调控。
In2O3;magnetic semiconductor;magnetic anisotropy;spintronics;
作为一种具有良好光学、电学性能的宽禁带半导体材料,氧化铟在多个领域得到了重要的应用。近些年来,基于氧化铟半导体材料的铁磁半导体吸引了众多研究者的注意。这类新材料具有良好的光学,电学和室温磁学性质,有望在将来的自旋电子器件中得到应用。在国家自然科学基金(50402019)的支持下,我们利用激光分子束外延设备制备了具有室温铁磁性的Fe掺杂氧化铟薄膜,系统研究了衬底切向,衬底温度,薄膜厚度以及共掺杂Sn元素对磁性半导体薄膜微观结构,表面形貌,光、电、磁性能的影响规律和作用机理。同时我们对四氧化三铁/氧化铟纳米复合薄膜,氧化钛磁性半导体及氧化钛、氧化锌纳米结构也开展了深入的研究,并取得了良好的结果。这些研究工作的开展使我们对于氧化物磁性半导体薄膜的生长机理,磁性起源以及磁各向异性等有了深刻的认识,为我们今后研究奠定了良好的基础。