用离子束研究稀磁半导体的形成、微结构和物理特性

长期以来，半导体技术是利用电子的电荷性质，电子的自旋被用于数据存储。最近大量研究投入到如何把电子的自旋和电荷性质相结合形成稀磁半导体，它把半导体与磁性材料的优点集一身，有不可估量的应用前景。最近的理论和实验证明，掺有3%-5%Mn元素的宽禁带半导体如GaN、ZnO，居里温度可以高于室温。如何实现替位掺杂是形成稀磁半导体的关键和难点，生长过程掺杂是一种途径，但主要障碍是铁磁离子在半导体中的固溶度太低<1%；可控离子束注入掺杂并激光退火是生成稀磁半导体的有效途径，其优点是注入角度、深度、剂量均可控制，铁磁离子含量可超出固溶极限；激光热退火可最大限度地减小缺陷密度、损伤和弹性应变并促进替位；用离子束研究稀磁半导体的形成、微结构有独特的优越性，可得到注入元素的分布、含量、替位率、晶格常数和相结构等有关微结构的重要信息，观察铁磁有序化并给出微结构与铁磁性的关系。本课题将大大推进稀磁半导体研究的进程。