本征空位缺陷对ZnO:Mn体系电子特性及磁性的影响

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法,分析了ZnO:Mn掺杂体系中本征空位缺陷V Zn和V O分别出现在相对Mn为近邻、次近邻、远次近邻位置时体系的晶体结构、能带分布、态密度和磁性.结果表明:ZnO:Mn体系中V Zn比V O更容易产生,且两种缺陷均更容易在Mn的近邻位置形成.其中V Zn的出现没有明显改变ZnO:Mn体系的带隙,然而会使体系的导电性增加,且V Zn与Mn的距离越远,导电性越强.同时,V Zn减弱了体系的磁性,但与V Zn的位置无关.V O的出现会使体系带隙变宽,且电导率显著低于无缺陷ZnO:Mn体系,但是其导电性会随着V O与Mn的距离变远而增强.同时,V O的出现不会影响体系原来的磁性.

退火温度对N^+注入Zno:Mn薄膜结构及室温铁磁性的影响

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了ZnO:Mn薄膜,结合N^+注入获得Mn-N共掺ZnO薄膜,进而研究了退火温度对其结构及室温铁磁性的影响.结果表明,退火后ZnO:(Mn,N)薄膜中Mn^(2+)和N^(3-)均处于ZnO晶格位,没有杂质相生成.退火温度的升高有助于修复N^+注入引起的晶格损伤,同时也会让N逸出薄膜,导致受主(No)浓度降低.室温铁磁性存在于ZnO:(Mn,N)薄膜中,其强弱受No浓度的影响,铁磁性起源可采用束缚磁极化子模型进行解释.