趙鳳璦

摘要 我國(guó)半導(dǎo)體材料的快速發(fā)展，帶動(dòng)了在制造電子構(gòu)件中的廣泛應(yīng)用，尤其是稀磁半導(dǎo)體，低溫性能是最大突出優(yōu)勢(shì)，而且可以實(shí)現(xiàn)邏輯以及存儲(chǔ)的雙功能的實(shí)現(xiàn)。隨著稀磁半導(dǎo)體材料的發(fā)展，在室溫條件下，面臨目前的需求就對(duì)居里溫度提出了更高要求。對(duì)此其磁性以及調(diào)控的過(guò)程中，有很多需要注意的地方以及使用技術(shù)，因?yàn)樽⑷氘悩?gòu)的不同，就會(huì)有不同的特征?；诖?，本文就對(duì)鐵磁性加以描述，就基本的材料制備技術(shù)做了分析，重點(diǎn)分析了異構(gòu)相關(guān)性質(zhì)以及調(diào)控，以供參考。

【關(guān)鍵詞】稀磁半導(dǎo)體 多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu) 磁性調(diào)控 離子注入

1 材料的鐵磁性

半導(dǎo)體材料中，要遵守兩個(gè)原則，才能選出最佳的自旋性質(zhì)的材料。

（1）鐵磁性因?yàn)?00k的居里溫度，也就是室溫下依然具有磁性。

（2）因?yàn)椴牧系谋姸鄳?yīng)用廣泛性所以可以作為自旋電子材料的最佳選擇，比如激光器領(lǐng)域，都曾使用砷化銦、砷化鎵以及砷化錳，而且比如砷化鎵也都廣泛使用在數(shù)字電子領(lǐng)域，紅外發(fā)光的二極管等，可見(jiàn)之前的研究都集中于此。

兩大體系（In，Mn）As（居里溫度等于35k）和（Ga，Mn）As（居里溫度等于110），就是重點(diǎn)鐵磁性研究所在，在這樣的條件下對(duì)樣品進(jìn)行研制，結(jié)合MBE技術(shù)也就是分子束達(dá)到外延目的，若是選擇像（In0.5Ga0.5）0.93Mn0.07As的三元合金，其居里溫度控制在llOk以下。

通過(guò)對(duì)以上材料的分析，發(fā)現(xiàn)由于相干時(shí)間的存在，而且砷化鎵自旋壽命比較長(zhǎng)，所以異構(gòu)結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體無(wú)論結(jié)合金屬還是半導(dǎo)體，都可以自旋極化。對(duì)量子阱的發(fā)光二極管進(jìn)行觀察，會(huì)因?yàn)樽孕龢O化出現(xiàn)發(fā)光，對(duì)此也表明了其輸運(yùn)性質(zhì)。為了提升注射效率，可以在輸出時(shí)輸出偏振光以及自旋化的載流子來(lái)完成。2薄膜樣品的主要制備技術(shù)

面對(duì)對(duì)[FeCo/Ag]5/PMN-PT的多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行制備時(shí)，就一定要用技術(shù)，對(duì)此使用的是磁控濺射方法，具體將加以介紹。

此方法運(yùn)用了氣相沉積中的物理方法，因?yàn)殡妶?chǎng)作用，在襯底基片就會(huì)出現(xiàn)電子，由此電子產(chǎn)生，H原子正離子A出現(xiàn)，也是因?yàn)镠2遇到作用力產(chǎn)生的電子，經(jīng)過(guò)碰撞產(chǎn)生，基片出現(xiàn)新電子，在濺射的靶材上，正是因?yàn)殡x子做了加速就會(huì)飛向靶材，所以靶原子遇到產(chǎn)生的正離子，就會(huì)從靶材上濺射出來(lái)，進(jìn)一步地在動(dòng)能的作用下，按照方向在襯底基片下沉積，圖1就是利用磁控進(jìn)行濺射的整個(gè)過(guò)程圖。

3 CoFeB/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)研究

3.1 樣品制備

樣品材料選擇的是矩形藍(lán)寶石襯底中的氮化鎵薄膜，通過(guò)培育中使用氣象沉淀法而來(lái)，利用金屬有機(jī)化合物作用而生長(zhǎng)，控制厚度2納米。實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，主副定位都在邊上，在使用的藍(lán)寶石襯底也經(jīng)過(guò)了切割，而且長(zhǎng)為8毫米，寬為4毫米的襯底，選用長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的主定位邊，以進(jìn)行標(biāo)記，將其藍(lán)寶石難度性質(zhì)加以克服。晶向就要利用4毫米的短邊對(duì)應(yīng)副定位來(lái)完成。藍(lán)寶石襯底只有經(jīng)過(guò)預(yù)退火防腐處理之后，才有利于生長(zhǎng)，而且最后得到的薄膜更加均勻。襯底表面的其他雜物要利用有機(jī)溶劑（乙醇或者丙酮）當(dāng)在超聲波實(shí)現(xiàn)清洗目的，對(duì)于表面有氧化現(xiàn)象的，要有2分鐘的防腐處理，使用的試劑是配置1比99的HF，均等配置的鹽酸等。在處理的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都要漂洗襯底，通過(guò)使用很多去離子水來(lái)完成，為了盡可能地以免空氣污染襯底，對(duì)此進(jìn)腔體在進(jìn)行轉(zhuǎn)移時(shí)，一定要確保樣品是干的，對(duì)此要利用氮?dú)鈽寔?lái)實(shí)現(xiàn)。和其它的結(jié)構(gòu)對(duì)此，氮化鎵中的纖鋅礦若是根據(jù)材料性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，熱穩(wěn)定性較為突出，當(dāng)樣品表面要進(jìn)行結(jié)構(gòu)重整時(shí)，就要使其襯底環(huán)境處于真空，通過(guò)恒定高溫630攝氏度，維持一小時(shí)退化而完成，最后恢復(fù)室內(nèi)溫度即可。

3.2 樣品測(cè)量結(jié)果與分祈

測(cè)試結(jié)果表明，在測(cè)量的過(guò)程中，因?yàn)樗岬淖饔?，?dǎo)致樣品表面發(fā)生變化，而且出現(xiàn)了重構(gòu)現(xiàn)象，得到的樣品表面不平整，這是原子層面角度進(jìn)行的分析。但是其厚度，1.5納米的均方差結(jié)果，以及從整體看表面較為均勻，對(duì)此對(duì)于CoFeB/GaN來(lái)說(shuō)，這次試驗(yàn)表明因?yàn)镃oFeB的均勻覆蓋，生長(zhǎng)質(zhì)量較好，很多性質(zhì)也得到研究。

4 離子注入GaAs基稀磁半導(dǎo)體

4.1 鉻離子注入砷化稼晶體的磁性測(cè)量

基片GaAs注入鉻離子以后，通過(guò)結(jié)果表明，相對(duì)基片GaAs沒(méi)有注入的，當(dāng)加入注入劑愈多，飽和磁距-Ms隨之變化，而且呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢(shì)。在曲線M-H中發(fā)現(xiàn)，和之前的飽和磁距相比較，增長(zhǎng)趨勢(shì)緩慢，但是在曲線中和沒(méi)有注入的相比，GaAs的磁性很強(qiáng)，而且注入越多，性質(zhì)比較突出。

通過(guò)曲線可以分析出，砷化鎵基片注入各元素以及未注入有著明顯差異，注入過(guò)量的，注入量少的以及沒(méi)有注入的都表示在衍射曲線中，測(cè)試通過(guò)曲線圖表明，峰值出現(xiàn)在沒(méi)有注入各元素的基片圖上，而且非常明顯，雖然其他兩種情況也有峰值出現(xiàn)，但沒(méi)有其它的雜峰。衍射曲線經(jīng)過(guò)觀察，注入過(guò)鉻離子的砷化鎵基片，只出現(xiàn)一個(gè)單一相，這也是比較后的結(jié)果。

4.2 極化電壓對(duì)砷化稼基片磁性的影晌

基片進(jìn)行極化前，整個(gè)操作流程：電容器極板之間加入基片，待極板電壓逐步實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，控制極化時(shí)間-10分鐘，接下來(lái)因?yàn)榇藭r(shí)的GaAs已經(jīng)經(jīng)過(guò)極化，對(duì)此接下來(lái)進(jìn)行測(cè)量磁性的環(huán)節(jié)，通過(guò)磁強(qiáng)計(jì)-Versalab振動(dòng)樣品完成。

基片GaAs在極化以后，若是極板使用電壓等于1200伏，飽和磁化在MH中相對(duì)強(qiáng)度減弱。1200伏以下，通過(guò)發(fā)現(xiàn)，M-H磁化曲線還是原樣。飽和磁化強(qiáng)度有明顯變化發(fā)生在電壓由1200到1600增加的區(qū)域內(nèi)，而且呈現(xiàn)正相關(guān)性，電壓愈大，強(qiáng)度也由此增加。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，研究一次半導(dǎo)體材料中，通過(guò)本文研究銻化銦以及砷化鎵在室內(nèi)溫度下具有的特點(diǎn)，結(jié)果令人滿意，未來(lái)表征中要擴(kuò)大范圍通過(guò)更為先進(jìn)的技術(shù)而實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)不同電廠條件下，稀磁半導(dǎo)體材料磁性如何變化的研究。在以后，稀磁半導(dǎo)體其發(fā)展前景很好，所以對(duì)于新興材料要加強(qiáng)探究。

參考文獻(xiàn)

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