半导体纳米线异质结及其自旋注入

本项目结合半导体纳米线和自旋注入两个方面，以半导体纳米线/稀磁半导体纳米线异质结为材料基础，开展自旋注入半导体的相关研究。从纳米线、稀磁半导体纳米线的制备出发，结合材料结构和物理性质的表征结果，通过两步法制备半导体纳米线/稀磁半导体纳米线异质结。根据对纳米线异质结界面的研究，优化制备条件，制备外延纳米线异质结。通过聚焦离子束和电子束刻蚀的方法，连接纳米线异质结的输运测量线路。通过研究磁电阻和发光偏振的效应，研究在不同条件下纳米线异质结中自旋的注入。本研究将有助于加深对一维纳米结构中自旋注入的认识，为自旋电子学器件及其微型化提供指导。

纳米线和纳米线异质结在器件微型化方面具有广阔的应用前景，对纳米线异质结的制备及其微结构的研究是当前重要的研究方向。本课题结合半导体材料和磁性材料，研究纳米线和纳米线异质结，为将来自旋注入器件的微型化提供基础支持。在课题执行过程中取得了如下的系列研究结果。通过二次热处理的方法以ZnS纳米带为基底外延生长了ZnS纳米棒，形成了纳米梳子结构。以ZnS纳米带为基础，通过MOCVD方法，外延生长了ZnO纳米颗粒，形成了ZnS/ZnO纳米异质结。利用STXM研究了单根ZnS纳米带／ZnO纳米棒异质结构的化学元素分布和电子结构谱，首次报道了沿ZnS／ZnO界面的纳米尺度的吸收光谱，纳米尺度近边X射线吸收研究揭示了界面对纳米系统的能带的影响。获得了半导体SnO2/ZnO纳米线异质结，光致发光谱研究表明，纳米异质结发光存在红移现象。制备了C-tube/Sn纳米核壳异质结构。把Fe3O4生长在金属铜基底上，并在Fe3O4基础上生长了ZnO纳米线，形成了Fe3O4/ZnO纳米线异质结。发明了“熔融-注入-分解”法制备了多种氧化物纳米线阵列。成功制备了稀释磁性半导体Mn-CuO纳米线阵列，纳米线的居里点大约80K。成功制备了磁性半导体La2/3Sr1/3MnO3纳米线阵列，纳米线具有明确的磁性，其居里点大约在350K左右。通过软X射线扫描透射显微镜，X射线吸收近边结构谱和X射线激发发光谱等同步辐射技术，研究了ZnO/CdS纳米异质结构的化学成像，电子结构及发光性质。发现异质结样品呈现ZnO/CdS核壳纳米结构，并证实了在氧化锌和硫化镉之间的部分界面上形成了硫化锌。