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退火温度对N＋注入ZnO：Mn薄膜结构及室温铁磁性的影响

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杨天勇, 孔春阳, 阮海波, 秦国平, 李万俊, 梁薇薇, 孟祥丹, 赵永红, 方亮, 崔玉亭. 2012: 退火温度对N＋注入ZnO：Mn薄膜结构及室温铁磁性的影响, 物理学报, 61(16): 459-465.
引用本文: 杨天勇, 孔春阳, 阮海波, 秦国平, 李万俊, 梁薇薇, 孟祥丹, 赵永红, 方亮, 崔玉亭. 2012: 退火温度对N＋注入ZnO：Mn薄膜结构及室温铁磁性的影响, 物理学报, 61(16): 459-465.
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2012: Effects of the annealing temperature on microstructure and room-temperature ferromagnetism of N＋ ion-implanted ZnO：Mn thin film, Acta Physica Sinica, 61(16): 459-465.
Citation: 2012: Effects of the annealing temperature on microstructure and room-temperature ferromagnetism of N＋ ion-implanted ZnO：Mn thin film, Acta Physica Sinica, 61(16): 459-465.
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退火温度对N＋注入ZnO：Mn薄膜结构及室温铁磁性的影响

  • 重庆市光电功能材料重点实验室,重庆,400047

  • 重庆大学物理学院,重庆,400030

  • 重庆市光电功能材料重点实验室,重庆400047 重庆大学物理学院,重庆400030

Effects of the annealing temperature on microstructure and room-temperature ferromagnetism of N＋ ion-implanted ZnO：Mn thin film

  • 摘要: 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Mn2＋和N3-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．
    Abstract: The Mn-N codoped ZnO thin films are fabricated on quartz glass substrates using the radio-frequency magnetron sputtering technique together with the direct N＋ ion-implantation. The effects of annealing temperature on microstructure and room-temperature ferromagnetism of the thin films are investigated. The results indicate that both divalent Mn2＋ and trivalent N3- ions are incorporated into ZnO lattice. As the annealing temperature increases, the lattice distortion induced by N＋ ion-implantation can decrease, and the N3- may escape from the film, which results in the reducing of acceptor （No） concentration. Ferromagnetism is observed in the （Mn,N）-codoped ZnO thin film at 300 K and found to be the sensitive to the acceptor concentration. The mechanism of roomtemperature ferromagnetism in the ZnO：（Mn, N） is discussed based on the bound magnetic polaron model.
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出版历程
  • 刊出日期:  2012-08-30

退火温度对N＋注入ZnO：Mn薄膜结构及室温铁磁性的影响

  • 重庆市光电功能材料重点实验室,重庆,400047
  • 重庆大学物理学院,重庆,400030
  • 重庆市光电功能材料重点实验室,重庆400047 重庆大学物理学院,重庆400030

摘要: 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Mn2＋和N3-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．

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