Mn掺杂ZnO薄膜的软X射线发射光谱研究

利用先进光源(ALS)8.0.1光束线的软X射线荧光谱仪,对采用分子束外延(MBE)设备在200℃下生长的Zn0.97Mn0.03O和Zn0.67Mn0.33O薄膜样品进行了电子结构的研究.根据共振和非共振Mn L2,3边的X射线发射光谱,计算出Mn L2与Mn L3发射峰相对积分强度的比值(I(L2)/I(L3)),可知样品的铁磁性与自由d载流子的数目有关.在Zn0.97Mn0.03O中,Mn主要处于替代位置,并表现出较强的Coster-Kronig(C-K)跃迁效应,这说明样品中存在大量的自由d载流子.这些非局域的d载流子的行为类似于巡游电子,与Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosid(RKKY)模型下计算得出的间隙Mn提供的4s电子,都可成为铁磁交换作用的媒介.在Zn0.67Mn0.33O中,自由d载流子的数目较少以及MnO团簇的存在是导致铁磁性向反铁磁性转变的主要原因.