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稀磁半导体是一类结合了电子电荷和自旋性质的新型自旋电子学材料。其在自旋注入,自旋调控和自旋探测方面具有潜在的应用。上世纪九十年代,通过低温分子束外延技术(LT-MBE),科研人员在GaAs母体中成功注入过渡金属Mn元素,制备了稀磁半导体(Ga,Mn)As薄膜。多年以来,稀磁半导体研究的主要目标之一就是提高铁磁转变温度(TC)到室温以上,进而制备出完全由半导体组成的自旋电子学器件。迄今为止,(Ga,Mn)As的TC已经达到了约200 K,但是,仍然远低于室温。在(Ga,Mn)As中,同时存在着两种磁性相互作用,一是载流子调制的铁磁相互作用,一是最近邻Mn之间的反铁磁相互作用。这两种相互作用共同影响了材料的磁性表现。在(Ga,Mn)As中,Mn替代Ga同时引入了自旋和载流子,这使得很难同时调节两者的浓度。Mn替代Ga引入的是空穴载流子,因而(Ga,Mn)As是p型稀磁半导体。对于科学研究和工业应用而言,n型稀磁半导体在制备p-n结时同样重要。近年来,以铁基超导体的结构为基础,衍生出了一批新型稀磁半导体。这类稀磁半导体的自旋掺杂和载流子掺杂互相分离,并且可以以块材的形式存在,利于多种微观测量手段的应用,如核磁共振(NMR)、μSR、中子散射等。本论文对稀磁半导体的研究主要集中在以下5个方面:(1)N型稀磁半导体Ba(Zn,Co)2As2的制备和研究。通过固相反应法,我们成功制备了n型稀磁半导体Ba(Zn,Co)2As2。磁性测量显示,样品的最高TC约为45K。霍尔效应和热电效应的共同证明,电子是样品中的主要载流子。μSR的测量证明,样品的铁磁性是本征和均匀的。(2)锰铜共掺杂稀磁半导体的制备和研究。Li(Zn,Mn,Cu)As和La(Zn,Mn,Cu)AsO是两种自旋掺杂和载流子掺杂相分离的稀磁半导体。Mn替代Zn提供自旋,Cu替代Zn提供p型载流子。磁性测量显示,Li(Zn,Mn,Cu)As和La(Zn,Mn,Cu)AsO的Tc分别为33 K和8 K。同时,μSR的测量显示,锰铜共掺杂稀磁半导体和(Ga,Mn)As等有着相同的铁磁机理。(3)铜基稀磁半导体(Ba,K)(Cu,Mn)2Se2的制备和物性研究。K替代Ba提供p型载流子,Mn替代Cu提供自旋。该系列稀磁半导体的最高TC约为18 K。(4)“2114”型稀磁半导体Cu2(Zn,Mn)(Sn,Al)Se4的制备和物性研究。我们通过在Zn位掺杂Mn元素提供局域磁矩,在Sn位掺杂Al元素提供p型载流子,成功制备了 TC在5K左右的 Cu2(Zr,Mn)(Sn,Al)Se4。(5)其他稀磁半导体的研究,包括二维稀磁半导体 MoSe2 的 NMR 测量,(Li,Mg)(Zn,Mn)As,Li(Zn,Mn,Cu)P,Ba(Cu,Mn)2Te2 等稀磁半导体的制备。此外,作为一个强大的微观磁性测量工具,μSR不仅可以用于研究稀磁半导体,更是研究超导体常用的工具之一。我们在30 mK到8 K之间对K2Cr3As3进行了 μSR测量,获得了超导穿透深度和μ子奈特位移随温度的变化。另外,我们测量了 KCr3As3在9 K和30 mK的ZF-μSR谱图。