透明导电氧化物基稀磁半导体的离子注入制备和特性研究

透明导电氧化物以其高透光和高电导特性而在光电子器件领域有重要应用，在对其进行过渡金属磁性掺杂后，更可望开辟将光电子和自旋电子集成应用的光自旋电子器件新领域。本研究对以In2O3为主、包括ZnO、TiO2在内的透明导电氧化物体系薄膜，选择具有固有磁矩的Fe、Mn和不具备固有磁矩的Cu元素的离子，进行单元素和双元素组合注入，实现对透明导电氧化物的可控磁性掺杂。通过对注入和热处理条件的研究，优化材料体系的结构和性能参数，实现用离子注入的方法制备透明导电氧化物稀磁半导体。结合离子注入的特色，明晰磁性离子注入掺杂给透明导电氧化物材料的物质结构和电子结构所带来的变化，对该体系新出现的磁、电及光学特性进行综合分析，探索在透明导电氧化物中的磁性起源机制和变化规律，为透明导电氧化物在光电子和自旋电子集成器件新领域内的应用提供科学依据和技术储备。

透明导电氧化物以其高透光和高电导特性而在光电子器件领域有重要应用，在对其进行磁性掺杂后，更可望开辟将光电子和自旋电子集成应用的光自旋电子器件新领域。本研究对以In2O3为主、包括TiO2在内的透明导电氧化物，选择具有固有磁矩的Fe和不具备固有磁矩的Cu元素，进行单元素和双元素组合离子注入，完成对透明导电氧化物的可控磁性掺杂。通过对注入和热处理条件的控制，得到了具有室温铁磁性的样品，实现了用离子注入的方法制备透明导电氧化物稀磁半导体。通过对注入体系的结构和磁、光、电学特性的研究，探索了透明导电氧化物中的磁性起源机制和变化规律，发现了样品铁磁性能和离子注入剂量及退火气氛的联系规律，注入形成的束缚磁极化子和氧空位是样品中出现室温铁磁性的主要原因，为透明导电氧化物在光电子和自旋电子集成器件新领域内的应用提供了科学依据和技术储备。