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退火气氛对脉冲激光沉积制备的Zn0信息工程(3)

2013-07-02 01:11 饱和磁化强度提高到7.0 emu/cm3。反之，若将其在氧气氛中进行退火，饱和磁化强度下降到4.2 emu/cm3。一些其他的研究小组也报道了类似的退火气氛对于氧化物稀磁半导体磁性能的影响。同时，可以看到制备态，氧气退火和真空退火样品的矫顽场分别为422, 262 和283 Oe。

　　利用四探针方法进行了室温霍尔效应的测量。所有的ZnCoO 样品都显示n 型导电特性。所测得的真空退火样品的载流子浓度(~1.66×1020 cm-3)比制备态的样品(~7.76×1019 cm-3)大。

　　然而，氧气退火样品的载流子浓度(~2.02×1018 cm-3) 比制备态样品的小。可以看出，不同的退火气氛可以调节薄膜中氧空位的浓度。样品的磁性能可以由氧空位浓度来调节的现象使得我们之前的初衷即氧空位浓度可以导致磁性的增加或减少变得合理。ZnCoO 样品中饱和磁化强度值的改变趋势和载流子（氧空位）浓度的改变趋势类似。之前有文章报道氧空位作为双电离电子可以贡献两个自由电子，这样可以导致载流子（电子）浓度增加，从而可以有效的提高饱和磁化强度。那么，载流子调控机制可以应用到我们的结果中来解释观察到的室温铁磁性。

　　4. 结论
　　本文使用脉冲激光沉积法在P 型Si(100)和石英玻璃衬底上制备出具有氧化锌纤锌矿结构的均匀Zn0.92Co0.08O 稀磁半导体薄膜。结构和光学表征表明Zn0.92Co0.08O 薄膜具有本征铁磁性。 此外，Zn0.92Co0.08O 薄膜的饱和磁化强度随着退火气氛的改变而改变，即氧气氛退火可以降低薄膜的饱和磁化强度，而真空退火能够提高薄膜的饱和磁化强度。真空退火后可以达到最大的饱和磁化强度值为7.0 emu/cm3。研究表明氧空位在具有本征室温铁磁性的Zn0.92Co0.08O 薄膜中起到一个重要的作用。磁性能的提高是由于在真空气氛中退火产生的氧空位引起的增加的载流子（电子）浓度，这和载流子调控机制是一致的。