專利名稱：一種具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高質(zhì)量、低電阻率、具有內(nèi)稟鐵磁性的稀土金屬離子摻雜ZnO稀磁半導(dǎo)體薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類邁進(jìn)了高度電子化、信息化的社會(huì)。信息的處理、存儲(chǔ)和傳輸將要求空前的規(guī)模和速度。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，以Si材料作為主導(dǎo)的半導(dǎo)體器件已經(jīng)發(fā)展了半個(gè)多世紀(jì)，隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的不斷縮小，單個(gè)晶體管的加工工藝逐漸達(dá)到了物理和技術(shù)的雙重極限。如何實(shí)現(xiàn)上述電子信息技術(shù)的飛躍，已成為本世紀(jì)初面臨的重大科學(xué)問(wèn)題之一。電子的電荷和自旋是標(biāo)識(shí)其特性的二個(gè)最重要的物理屬性，分別以其為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體與磁性材料是半導(dǎo)體物理學(xué)中最重要的兩個(gè)研究領(lǐng)域，在這兩方面的研究也分別在信息處理和存儲(chǔ)領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。但是，人們對(duì)于上述兩領(lǐng)域的研究是平行發(fā)展的，如果能同時(shí)利用電子的電荷和自旋屬性，必將革命性地推動(dòng)信息社會(huì)的發(fā)展。 稀磁半導(dǎo)體(Diluted Magnetic Semiconductors, DMS)，一般是在非磁性化合物半導(dǎo)體中通過(guò)摻雜引入部分磁性離子所形成的一類新型功能材料，磁性離子和半導(dǎo)體中載流子之間的交換作用使得DMS具有新穎的磁光和磁電性能。DMS材料可以將磁性的效能和半導(dǎo)體的功能相結(jié)合，在高密度非易失性存儲(chǔ)器、磁光感應(yīng)器、自旋量子計(jì)算等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。此外，DMS具有很高的自旋注入效率，是自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管、自旋發(fā)光二極管、自旋閥等新型自旋電子器件的理想材料，已成為當(dāng)今材料研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。DMS研究的一個(gè)重要的方面是獲得高質(zhì)量并且具有內(nèi)稟鐵磁性的材料，ZnO是一種直接帶隙(3. ^V)的半導(dǎo)體材料，激子結(jié)合能為60meV，具有優(yōu)良光電和壓電特性，在高頻、大功率器件、藍(lán)光和紫外半導(dǎo)體激光方面有廣泛的應(yīng)用。此外，ZnO原料資源豐富、價(jià)格低廉、制備過(guò)程對(duì)環(huán)境無(wú)污染、制備條件要求相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)。在過(guò)去的十幾年里，人們?cè)谶^(guò)渡金屬(Mn、Co、Fe、Ni等)摻雜ZnO方面開展了大量的研究。然而，由于摻雜引入的過(guò)渡金屬本身或與ZnO形成的化合物具有鐵磁性，為澄清稀磁半導(dǎo)體的磁性來(lái)源和實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了很大困難。最近，人們開始關(guān)注稀土金屬離子摻雜SiO的研究。由于稀土金屬離子比過(guò)渡金屬離子的半徑大，難以實(shí)現(xiàn)在SiO中的摻雜，因此制備高質(zhì)量的具有本征鐵磁性的稀土金屬離子摻雜ZnO薄膜仍是一難點(diǎn)。在摻雜ZnO薄膜的制備技術(shù)中，目前主要有以下幾種方法，脈沖激光沉積(PLD)、 分子束外延(MBE)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、射頻磁控濺射和溶膠-凝膠(Sol-Gel)法等。上述方法在材料制備方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，與上述幾種傳統(tǒng)制備方法相比，采用電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積技術(shù)制備稀土金屬摻雜ZnO薄膜具有自身的優(yōu)點(diǎn)，如等離子體增強(qiáng)系統(tǒng)能夠使濺射出來(lái)的中性粒子離子化，使濺射出來(lái)的帶電粒子增加活性，促進(jìn)分解或解離，即可以增強(qiáng)離子的離子化程度，提高沉積速率，從而提高薄膜沉積的均勻性和致密性；此外， 該系統(tǒng)還具有供氣系統(tǒng)簡(jiǎn)單，制備過(guò)程中無(wú)毒性氣體使用和產(chǎn)生，能顯著減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜及其制備方法， 本發(fā)明方法以稀土金屬離子Er和Al施主摻雜的方式，采用電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積技術(shù)(ICP-PVD技術(shù))，制備了高質(zhì)量、低電阻率、具有內(nèi)稟鐵磁性的SiO基稀磁半導(dǎo)體薄膜。本發(fā)明的具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜，其化學(xué)成份符合化學(xué)通式 Zni_x_yErxAly0，其中O < χ彡0. 03，O < y彡0. 02。所述Zni_x_yErxAly0中元素右下角部分代表摩爾比。較佳的，0.01 彡 χ 彡 0. 03，0. 01 ^ y ^ 0. 02。本發(fā)明的具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜的制備方法，以稀土金屬離子Er 和Al施主摻雜的方式，采用電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積技術(shù)，制得具有內(nèi)稟鐵磁性的ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜，具體包括如下步驟(1)采用等靜壓固相反應(yīng)合成工藝制備Zni_x_yErxAly0陶瓷靶材；(2)將清潔干燥的襯底放入ICP-PVD系統(tǒng)(如圖1所示)反應(yīng)室中，反應(yīng)室真空抽至彡5 X10_5Pa，加熱襯底溫度至300 500°C，再將反應(yīng)室真空抽至彡5 X 10 ；(3)以高純Ar作為載氣和等離子源，以Zni_x_yErxAly0陶瓷靶作為濺射靶材，反應(yīng)室壓強(qiáng)為1 5Pa，射頻濺射功率為100 200瓦，磁束縛線圈電流為0. 4 0. 5A，襯底和靶材之間加負(fù)偏壓250 300V，進(jìn)行薄膜沉積得到Er和Al雙摻雜的具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜。步驟⑴中，所述等靜壓固相反應(yīng)合成工藝制備avx_yErxAly0陶瓷靶材，包括如下步驟按照Z(yǔ)ni_x_yErxAly0中SuEr和Al的化學(xué)計(jì)量比稱取SiCKEr2O3和Al2O3原料，經(jīng)充份混合后先預(yù)壓成型，再采用等靜壓成型，最后以固相反應(yīng)法燒制得到所述avx_yErxAly0陶瓷靶材。所述制備Zn1TyErxAlyO陶瓷靶材用的SiCKEr2O3和Al2O3原料均為高純?cè)希浼兌染?9. 99%。所述固相反應(yīng)法制備Zrvx_yErxAly0靶材的燒制溫度1000 1200°C，保溫至少M(fèi) 小時(shí)，以獲得avx_yErxAly0致密陶瓷靶材。步驟(1)中，所述等靜壓采用標(biāo)準(zhǔn)的等靜壓條件，所述標(biāo)準(zhǔn)的等靜壓的壓力為 200MPa。步驟O)中，所述襯底材料選自Si、SiC、藍(lán)寶石和石英玻璃。步驟(3)中，所述的Ar的純度彡99. 999%。本發(fā)明制備方法獲得的具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜具有室溫的鐵磁性和反?；魻栃?yīng)，所述薄膜表面平整，其表面平均粗糙度為3. 6士0. 2nm，所述薄膜的電阻率< 1 X IO"3 Ω · cm,電子濃度> 1 X 1020cnT3。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明采用電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積法(ICP-PVD法)制備Er和Al 雙摻雜的內(nèi)稟鐵磁性Si基稀磁半導(dǎo)體薄膜，等離子體增強(qiáng)系統(tǒng)能夠使濺射出來(lái)的中性粒子離子化，使濺射出來(lái)的帶電粒子增加活性，促進(jìn)分解或解離，提高沉積速率，降低薄膜生長(zhǎng)溫度；電磁束縛系統(tǒng)能夠約束等離子體，從而提高薄膜沉積的均勻性和致密性；此外，本發(fā)明方法還具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作、制備過(guò)程中無(wú)毒性氣體使用和產(chǎn)生、能顯著減少環(huán)境污染、可實(shí)現(xiàn)大面積和規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中，電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積技術(shù)可以使Er均勻摻雜到ZnO晶格中，同時(shí)Al的摻雜可以顯著提高ZnO薄膜中的載流子(電子)濃度，有效地調(diào)節(jié)Er2+離子間的鐵磁交換，使所制備的薄膜具有室溫以上的內(nèi)稟鐵磁性和反?；魻栃?yīng)，為自旋電子器件的研究和應(yīng)用提供了良好的材料基礎(chǔ)，并可廣泛應(yīng)用于自旋電子器件中。


圖IICP-PVD系統(tǒng)濺射裝置示意2實(shí)施例1中Zna95Eratl3Alatl2O薄膜樣品的室溫磁滯回線，薄膜表現(xiàn)出明顯的鐵磁性的特征，插圖為室溫下薄膜的反常霍爾效應(yīng)曲線，薄膜表現(xiàn)出明顯的反?；魻栃?yīng)。圖3實(shí)施例1中Zna95Eraci3Alaci2O薄膜樣品的XRD圖譜，薄膜結(jié)晶良好并具有具有良好的c軸取向生長(zhǎng)特性。圖4實(shí)施例1中Zna95Eratl3Alatl2O薄膜樣品的表面形貌掃面電子顯微鏡圖片，薄膜中微晶顆粒排列致密、大小均勻。圖5實(shí)施例1中Zna95Eratl3Alatl2O薄膜樣品的原子力顯微鏡圖片，表面平均粗燥度為 3. 7nm。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1以3%摩爾 Er 和 2%摩爾 Al 摻雜 ZnO 薄膜(Zn0.95Er0.03Al0.02 0)為例(1)采用標(biāo)準(zhǔn)的等靜壓固相反應(yīng)合成工藝制備Zna95Eratl3Alatl2O靶材。以電子天平按Zn0.95Er0.03A10.020的對(duì)應(yīng)元素的化學(xué)計(jì)量比稱取高純(^ 99. 99% )的ZnO(38. 6603g)、 Er2O3(2. 8699g)Al2O3(0. 5098g)，經(jīng)充分混合后，先預(yù)壓成型(50MPa)，然后采用冷等靜壓 OOOMPa)，最后置于管式電爐中逐步升溫至1000°C，并保溫48小時(shí)。(2)將石英玻璃襯底清洗，以隊(duì)吹干并放入電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉裝置的反應(yīng)室中。(3)將電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉裝置系統(tǒng)的本底真空抽到< 5X 10_5Pa， 加熱襯底至300°C，再將真空抽至5X10_5Pa。所述電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積裝置系統(tǒng)，即ICP-PVD系統(tǒng)，如圖1所示。(4)以高純(彡99. 999% )Ar作為載氣和等離子源，反應(yīng)室壓強(qiáng)為lPa，射頻濺射功率為200W，束縛線圈電流為0. 4A，襯底和靶材間加負(fù)偏壓250V，進(jìn)行薄膜沉積得到 Zn0.95Er0.03Al0.020 薄膜。圖1為ICP-PVD系統(tǒng)濺射裝置示意圖，該裝置是一種復(fù)合系統(tǒng)，將等離子增強(qiáng)系統(tǒng)引入了物理氣相沉積裝置，能綜合利用等離子體和PVD的優(yōu)點(diǎn)，能夠使濺射出來(lái)的中性粒子離子化，使濺射出來(lái)的帶電粒子增加活性，促進(jìn)分解或解離，提高沉積速率，降低薄膜生長(zhǎng)溫度；電磁束縛系統(tǒng)能夠約束等離子體，從而提高薄膜沉積的均勻性和致密性。經(jīng)檢測(cè)得到圖2-圖5:圖2為實(shí)施例1中Zna95Eratl3Alatl2O薄膜樣品的室溫磁滯回線，從圖中可知，薄膜表現(xiàn)出明顯的鐵磁性的特征，插圖為室溫下薄膜的反?；魻栃?yīng)曲線，從插圖中可知，所得薄膜表現(xiàn)出明顯的反?；魻栃?yīng)。圖3為實(shí)施例1中Zna95Eraci3Alaci2O薄膜樣品的XRD圖譜，從圖中可知，所得薄膜結(jié)晶良好并具有具有良好的c軸取向生長(zhǎng)特性。圖4為實(shí)施例1中Zna95Eratl3Alatl2O薄膜樣品的表面形貌掃面電子顯微鏡圖片，從圖中可知，所得薄膜中微晶顆粒排列致密、大小均勻。圖5為實(shí)施例1中Zna95Eratl3Alatl2O薄膜樣品的原子力顯微鏡圖片，從圖中可知， 所得薄膜的表面平均粗燥度為3. 7nm。經(jīng)檢測(cè)本實(shí)施例1所得Z% 95Er0.03A10.020薄膜室溫導(dǎo)電性能如表I所示，薄膜的電阻率為5. 9Χ10_4Ω cm,電子濃度為3. 94X IO2W3,電子霍爾遷移率為31. 2(^1 s—1，平均表面粗糙度為3. 7nm，所得高質(zhì)量的薄膜具有很高的重復(fù)率。實(shí)施例2以2%摩爾 Er 和摩爾 Al 摻雜 ZnO 薄膜(Zn0.97Er0.02Al0.010)為例(1)采用標(biāo)準(zhǔn)的等靜壓固相反應(yīng)合成工藝制備Sia97Eraci2AlatllO靶材。用電子天平按Zna97Er0.02Ala010的對(duì)應(yīng)元素的化學(xué)計(jì)量比稱取高純(彡99. 99% ) ZnO(39. 4742g)、 Er2O3 (1. 9126g)、Al2O3 (0. 2549g)，經(jīng)充分混合后，先預(yù)壓成型(50MPa)，然后采用冷等靜壓 OOOMPa)，最后置于管式電爐中逐步升溫至1100°C，并保溫48小時(shí)。(2)將Si襯底清洗，以N2吹干并放入電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積裝置的反應(yīng)室中。所述電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積裝置系統(tǒng)，即ICP-PVD系統(tǒng)，如圖1所
7J\ ο(3)將電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉裝置系統(tǒng)的本底真空抽到< lX10_5Pa， 加熱襯底至400°C，再將系統(tǒng)真空抽至1 X 10 .(4)以高純(彡99. 999% ) Ar作為載氣和等離子源，反應(yīng)室壓強(qiáng)為5Pa，射頻濺射功率為100W，束縛線圈電流為0. 45A，襯底和靶材間加負(fù)偏壓300V，進(jìn)行薄膜沉積得到 ^i0. Q7Eratl2AlatllO 薄膜。圖1為ICP-PVD系統(tǒng)濺射裝置示意圖，該裝置是一種復(fù)合系統(tǒng)，將等離子增強(qiáng)系統(tǒng)引入了物理氣相沉積裝置，能綜合利用等離子體和PVD的優(yōu)點(diǎn)，能夠使濺射出來(lái)的中性粒子離子化，使濺射出來(lái)的帶電粒子增加活性，促進(jìn)分解或解離，提高沉積速率，降低薄膜生長(zhǎng)溫度；電磁束縛系統(tǒng)能夠約束等離子體，從而提高薄膜沉積的均勻性和致密性。經(jīng)檢測(cè)，Zn0.97Er0.02A10.010薄膜表現(xiàn)出室溫下的鐵磁性并具有明顯的反?；魻栃?yīng)，薄膜表面平整，平均表面粗糙度為3. 6nm，結(jié)晶致密、晶粒大小均勻、具有高度c軸擇優(yōu)取向。經(jīng)檢測(cè)所得薄膜室溫下的導(dǎo)電性能如表I所示，該薄膜的電阻率為 8. 93Χ1(Γ4Ω cm,電子濃度為1. 82 X IO2W,電子霍爾遷移率為37. Scm2W1s4,該高質(zhì)量的薄膜具有很高的重復(fù)率。實(shí)施例3
以1 %摩爾Er和1 %摩爾Al摻雜ZnO薄膜(Zna98EraoiAlaoiO)為例(1)采用標(biāo)準(zhǔn)的等靜壓固相反應(yīng)合成工藝制備Sia98EracilAlatllO靶材。用電子天平按Zna98Er0.01A10.010的對(duì)應(yīng)元素的化學(xué)計(jì)量比稱取高純(彡99. 99% ) ZnO(39. 881 Ig), Er2O3 (0. 9563g)、Al2O3 (0. 2549g)，經(jīng)充分混合后，先預(yù)壓成型(50MPa)，然后采用冷等靜壓 OOOMPa)，最后置于管式電爐中逐步升溫至1200°C，并保溫48小時(shí)。(2)將SiC襯底清洗，以N2吹干并放入電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積裝置的反應(yīng)室中。所述電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積裝置系統(tǒng)，即ICP-PVD系統(tǒng)，如圖1 所示。(3)將電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉裝置系統(tǒng)(如圖1所示)的本底真空抽到彡3X 10_5Pa，加熱襯底至500°C，再將真空抽至3X 10_5Pa。(4)以高純(彡99. 999% ) Ar作為載氣和等離子源，反應(yīng)室壓強(qiáng)為2Pa，射頻濺射功率為150W，束縛線圈電流為0. 5A，襯底和靶材間加負(fù)偏壓300V，進(jìn)行薄膜沉積得到
Zn0 98肚0·
CllAlatllO 薄膜。圖1為ICP-PVD系統(tǒng)濺射裝置示意圖，該裝置是一種復(fù)合系統(tǒng)，將等離子增強(qiáng)系統(tǒng)引入了物理氣相沉積裝置，能綜合利用等離子體和PVD的優(yōu)點(diǎn)，能夠使濺射出來(lái)的中性粒子離子化，使濺射出來(lái)的帶電粒子增加活性，促進(jìn)分解或解離，提高沉積速率，降低薄膜生長(zhǎng)溫度；電磁束縛系統(tǒng)能夠約束等離子體，從而提高薄膜沉積的均勻性和致密性。經(jīng)檢測(cè)，所得的Zna98EratllAlatllO薄膜表現(xiàn)出室溫下的鐵磁性并具有明顯的反常霍爾效應(yīng)，薄膜表面平整，平均表面粗糙度為3. 4nm,結(jié)晶致密，晶粒大小均勻，具有高度c 軸擇優(yōu)取向。經(jīng)檢測(cè)所得薄膜室溫下的導(dǎo)電性能如表I所示，該薄膜的電阻率為 7. ΜΧ1(Γ4 Ω cm,電子濃度為2. 06X IO2W,電子霍爾遷移率為42. 2αιι2ν 該高質(zhì)量的薄膜具有很高的重復(fù)率。表 I
權(quán)利要求
1.一種具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜，其化學(xué)成份符合化學(xué)通式 SinyErxAlyO,其中 0 < χ 彡 0. 03，0 < y 彡 0. 02。
2.如權(quán)利要求1所述的具有內(nèi)稟鐵磁性SiO基稀磁半導(dǎo)體薄膜，其特征在于，所述薄膜具有室溫的鐵磁性和反?；魻栃?yīng)，所述薄膜表面平整，其表面平均粗糙度為3. 6士0. 2nm, 所述薄膜的電阻率< 1 X 10_3 Ω · cm,電子濃度> 1 X IO20cnT3。
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜的制備方法，以稀土金屬離子Er和Al施主摻雜的方式，以陶瓷靶材為基礎(chǔ)，采用電感耦合等離子體增強(qiáng)物理氣相沉積技術(shù)，制得具有內(nèi)稟鐵磁性的ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜，具體包括如下步驟(1)采用等靜壓固相反應(yīng)合成工藝制備Zni_x_yErxAly0陶瓷靶材；(2)將清潔干燥的襯底放入ICP-PVD系統(tǒng)反應(yīng)室中，反應(yīng)室真空抽至<5 X 10_5Pa，加熱襯底溫度至300 500°C，再將反應(yīng)室真空抽至彡5 X 10 ；(3)以高純Ar作為載氣和等離子源，以avx_yErxAly0陶瓷靶作為濺射靶材，反應(yīng)室壓強(qiáng)為1 5Pa，射頻濺射功率為100 200瓦，磁束縛線圈電流為0. 4 0. 50A，襯底和靶材之間加負(fù)偏壓250 300V，進(jìn)行薄膜沉積得到Er和Al雙摻雜的具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述等靜壓固相反應(yīng)合成工藝制備avx_yErxAly0陶瓷靶材，包括如下步驟按照avx_yErxAly0中ZruEr和Al的化學(xué)計(jì)量比稱取SiCKEr2O3和Al2O3原料，經(jīng)充份混合后先預(yù)壓成型，再采用等靜壓成型，最后以固相反應(yīng)法燒制得到所述Zni_x_yErxAly0陶瓷靶材。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述aiO、Er2O3和Al2O3原料均為高純?cè)?，純度均?9. 99% ；所述固相反應(yīng)法的燒制溫度1000 1200°C，保溫時(shí)間至少M(fèi)小時(shí)。
6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟O)中，所述襯底材料為Si、SiC、藍(lán)寶石或石英玻璃。
7.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的Ar的純度彡 99. 999%。
8.如權(quán)利要求1或2所述的具有內(nèi)稟鐵磁性ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜在自旋電子器件中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高質(zhì)量、低電阻率、具有內(nèi)稟鐵磁性的稀土金屬離子摻雜ZnO稀磁半導(dǎo)體薄膜及其制備方法。本發(fā)明的薄膜，其化學(xué)成份符合化學(xué)通式Zn1-x-yErxAlyO，0＜x≤0.03，0＜y≤0.02。本發(fā)明以稀土金屬離子Er和Al施主摻雜的方式，以陶瓷靶材為基礎(chǔ)，采用ICP-PVD技術(shù)，制得具有內(nèi)稟鐵磁性的ZnO基稀磁半導(dǎo)體薄膜。本發(fā)明ICP-PVD技術(shù)可使Er均勻摻雜到ZnO晶格中，同時(shí)Al的摻雜可以顯著提高ZnO薄膜中的載流子濃度，有效地調(diào)節(jié)Er2+離子間的鐵磁交換，所得薄膜具有室溫以上的內(nèi)稟鐵磁性和反?；魻栃?yīng)，可廣泛應(yīng)用于自旋電子器件中。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102270737SQ201110031688
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者劉學(xué)超, 施爾畏, 楊建華, 陳之戰(zhàn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所