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稀磁性半导体(DMS)是在半导体中掺杂低浓度的过渡金属离子(TM)而生成的磁性材料，由于稀磁性半导体材料是实现自旋电子学器件的重要材料，因此受到了人们的广泛关注。向Ⅳ族半导体Ge材料中掺入磁性过渡金属原子Mn所形成的Ⅳ族稀磁半导体，由于其具有较高的居里温度、良好的电子传输性能并且与目前成熟的Si基半导体工艺相兼容，从而越来越引起人们的重视。本论文利用磁控溅射技术制备Ge<,1-x>Mn<,n>稀磁半导体薄膜样品，利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱和X射线吸收精细结构(XAFS)等技术研究Mn掺杂量的不同对Ge<,1-x>Mn<,n>薄膜结构和组成的影响，进一步得出Mn离子在Ge晶格中的具体结构及其随掺杂浓度的变化规律。
为了生长稀磁半导体薄膜，我们搭建了一台超高真空磁控溅射装置，它由主溅射室(真空度6.6x10<-6>pa)、进样室(真空度6.6×10<-5>Pa)和磁力样品传递装置组成。通过改变基片温度、溅射压强、样品转速及退火温度等工艺参数制备出高质量的Ge<,1-x>Mn<,n>稀磁半导体薄膜。
AFM结果显示，随着Mn的掺杂量的增加，Ge<,1-x>Mn<,n>稀磁半导体薄膜样品表面粗糙度显著增加。XRD结果表明，在Mn的含量较低(7.0％)的样品中，只能观察到对应于多晶Ge的XRD衍射峰，而对Mn含量较高(25.0％，36.0％)的样品则明显出现Ge<,3>Mn<,5>相的衍射峰，且Ge<,3>Mn<,5>的比例随着Mn的含量增加而增加。xAFS结果表明，在Mn的含量较低(7.0％)的样品中，Mn主要以替代位的形式存在，占75％左右的比例；在Mn含量较高(25.0％，36.0％)的样品中，除了一小部分替位式的Mn原子以外，大部分Mn原子以Ge<,3>Mn<,5>化合物的形式存在。结合Raman谱和Ge K边EXAFS谱发现，随着Mn的掺杂含量的增加Ge的结晶有序性逐渐变差，并且从Raman谱上可以发现在Mn的含量较高的样品中Ge晶格有明显的膨胀。