关键词:
半导体薄膜
多晶薄膜
化学气相沉积法
过渡金属元素
过渡金属掺杂
铁磁半导体
空穴浓度
磁性测量
摘要:
具有高温铁磁性的IV族金属硫族化物磁性半导体薄膜是半导体自旋电子器件所需要的重要材料.本文采用固体源化学气相沉积法制备了一系列过渡金属元素(TM=V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni)掺杂GeSe的多晶半导体薄膜样品.磁性测量表明,Mn,Fe和Co掺杂的GeSe薄膜表现出较强的铁磁性,居里温度(TC)分别高达277,255和243 K,而V,Cr和Ni掺杂GeSe的多晶薄膜表现出较弱的铁磁性.磁电输运测量表明,Mn,Fe和Co掺杂GeSe的多晶薄膜具有相对较高的空穴浓度,在300 K下高达~1020cm^(-3).基于实验和计算结果的进一步分析表明,Mn,Fe和Co掺杂GeSe的多晶薄膜中的强铁磁性归因于载流子增强的Ruderman-KittelKasuya-Yosida相互作用.我们的研究结果展示了过渡金属掺杂GeSe的磁性半导体薄膜的丰富多样性,并为相关基础研究和器件应用提供了一个新平台.