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在现代信息产业中,主要利用半导体材料中电子的电荷自由度来处理和传输信息,利用磁性材料中电子的自旋自由度来记录和存储信息。通过往半导体材料中引入磁性离子来制备磁性半导体就可以将电子的电荷自由度和自旋自由度结合在一起,展现出了奇异的性质和丰富的物理内涵。稀磁半导体(Diluted MagneticSemiconductors,简称DMS)结合了半导体的电荷输运特性和磁性材料的信息存储特性,是制各自旋电子器件的重要材料。随着自旋电子学的发展,对稀磁半导体材料的制备技术、物理性质和器件应用上的研究和探索成为目前国际上最前沿的课题之一。
本论文主要的研究工作是对在空间微重力环境下制备的锰掺杂的锑化镓单晶的性质进行了研究,取得了一些有意义的结果。主要结果包括:
1.制备了用于空间晶体生长实验所需的GaMnSb晶锭,并按照要求设计、制备了用于空间实验的安瓿。经试验证明,安瓿设计安全可靠,保证了实验的成功完成。
2.成功的摸索出一套适合锰掺杂锑化镓材料的化学腐蚀方法,可以方便快捷的显示出材料中的缺陷、位错和杂质条纹,而且具有很好的重复性。
3.通过对化学腐蚀显示的晶体中位错和缺陷的特点,分析了材料的结构特征。通过对熔体中各种对流参数的计算成功解释了杂质条纹分布的规律,。利用X射线衍射、扫描电镜、电子能量散射谱和振动样品磁强计等测试分析手段分析了材料中锰的分布特点、物相分布和磁性质等特征,为进一步开展体生长方法制各稀磁半导体材料积累了经验。