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自旋电子学是当今科学研究和技术应用领域的一个前沿，包括自旋电子材料与器件的研究。其研究重点就是如何将磁学性能与半导体器件功能相结合。
Fe／Si异质结构的研究很有意义。因为铁是一种典型的铁磁性材料，而硅则是当今微电子使用的最成熟的材料，将两者的优势结合起来，对于制作新型的磁电子器件以及自旋电子器件有着重要的意义。
本文第一部分针对在不同取向的硅衬底上，利用金属有机化学气相淀积的技术，热分解Fe（CO）5异质外延的铁膜进行了一系列的实验，通过一系列结构和组分的表征以及磁学试验，得到了一些结果：XRD,XPS以及Auger电子谱的实验结果均表明，硅衬底的取向决定了上面的异质外延膜的结构和组分。当衬底为（111）取向时，异质外延的铁膜完全氧化，生成Fe<,2>O<,3>。当衬底为（100），取向时，样品是一个氧化层／铁膜／硅衬底三层结构。铁的氧化也与硅衬底的取向有关，不同的衬底取向将导致铁膜不同方向的择优生长。在此基础上生长的氧化层的组分和晶体质量也不相同。XPS谱还发现在金属铁和硅衬底的界面处存在非晶态超薄膜。随后，我们利用振动样品磁强计和电子自旋共振研究了不同取向硅衬底上的外延结构的磁学性质。（111）取向硅衬底上的异质外延结构，各向异性不明显。（100）取向硅衬底上的异质外延结构具有大矫顽力以及明显的各向异性，它们来源于氧化层／铁膜这一结构中氧化层的钉扎效应。
然而，由于金属与半导体材料的物性差异，尤其是电导率的巨大差异，限制了自旋注入的效率。高自旋注入材料特别是稀磁性半导体的研究解决了这一问题，因而备受关注。
本文的第二部分着重研究了ZnO：Fe，这一理想的高居里温度的稀磁半导体材料。利用穆斯堡尔谱研究铁离子的电子组态和自旋态。过渡金属离子的电子组态，自旋态决定了稀释磁性半导体的磁学性质。实验结果表明，当掺铁浓度低时，铁Fe<2＋>替位Zn<2＋>，以Fe（II）s＝2高自旋态存在；掺铁浓度高时，Fe<2＋>离子不仅替位Zn<2＋>，还以二价低自旋态的杂质相析出。