ZnO基稀磁半导体单晶薄膜以及稀磁/非磁/稀磁三明治结构的制备与物性研究

采用我们已掌握的射频等离子体辅助分子束外延制备高质量ZnO单晶薄膜的技术，在n型及弱p型ZnO薄膜中探索高纯磁性元素（Mn、Co、Fe、Ni、Ti、Cu、V、Cr等）单元素掺杂或二元素共同掺杂的优化工艺，实现居里温度高于室温的稳定的ZnO基稀磁半导体单晶薄膜的可控生长。在这此基础上，制备ZnO:M/(Mg,Zn)O/ZnO:M三明治结构（其中M 为磁性元素），并利用表面磁光克尔效应测试仪、超导量子干涉仪以及自旋极化扫描隧道显微镜等专用设备研究ZnO:M磁性形成机理、薄膜厚度及掺杂浓度对磁性的影响；研究三明治结构的表面、界面特性及其与自旋输运的关系，深刻理解在半导体中的自旋相关散射以及磁阻隧穿等现象。三明治结构是目前磁敏器件与信息存储器件的基元,因此室温稀磁半导体薄膜以及三明治结构的制备与物性研究是自旋电子学的核心内容之一，本项目具有重要的科学价值和重大潜在应用前景。