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N01组宽带隙半导体SiC非磁性掺杂研究取得进展

  N01组宽禁带半导体SiC非磁性掺杂进展

  长时间以来,过渡元素(Fe,Mn,Co等)掺杂稀释宽禁带半导体的磁源问题一直颇有争议。主流观点认为,由于样品制备条件的差异,掺杂有宽带隙半导体的大部分过渡元素来源于磁性杂质的干扰或基体中磁性原子团簇的形成,而不是本质掺杂材料。因此,通过掺杂非磁性元素,可以有效避免磁性杂质的引入,消除磁性杂质的干扰,为开发稀磁半导体磁源提供理想的实验系统。这对于深入了解宽带隙半导体自旋有序的机理具有重要的学术意义。
\\ u0026>中国科学院物理研究所/北京凝聚态物质国家重点实验室陈小龙研究组利用非磁性Al元素掺杂SiC,得到Al掺杂的4H-SiC单相样品,磁测结果表明,通过掺杂Al元素(〜0.75atm%),在样品中建立了有序排列和旋转玻璃,即玻璃态铁磁性,一种可能的解释是最外面的Al原子是3个电子,比最外面的电子Si层,未掺杂的电子通过Al元素引入到SiC中,导致自旋磁矩的存在,这些自旋磁矩可能通过作为耦合路径的缺陷显示出远程自旋排序此外,SiC在多晶SiC共存的掺杂过程中易发生一直是研究人员面临的一个难题,目前的研究发现Al元素的掺杂有明显的稳定4H-SiC晶型的效果,为微量元素掺杂稳定的SiC晶型提供了新的方法。这些结果为实现宽带隙半导体中的自旋长序提供了新的途径,加深了对稀磁半导体磁性起源的认识。结果发表在最近出版的J. Am。化学。 SOC。 131(2009)1376-1377。相关研究工作仍在进行中,该研究项目已获得中国科学院,国家自然科学基金和科技部等的资助。

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