Cr掺杂Si基稀磁半导体的制备及其磁学特性

采用Cr离子注入方法,在不同气体环境下退火制备了两种具有不同磁化率和居里温度的Cr掺杂p型(111)Si基稀磁半导体样品.利用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外(FT-IR)光谱和超导量子干涉仪(SQUID)对样品的晶体结构、化学键及磁学特性的变化进行表征.实验发现,该样品在H2气中退火后,氢原子钝化了Cr离子注入时引起的样品中的Si悬挂键缺陷(形成Si—H),增加了传导电子的长程相互作用,使样品的居里温度达280 K,远高于同一条件下在Ar气中退火样品的居里温度(100 K).部分氢原子束缚了样品中的受主载流子,降低了磁化率,导致在低温区(小于50 K)H2气中退火样品的磁化强度小于在Ar气中退火样品的磁化强度.这为室温铁磁半导体的研制提供了实验依据.