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稀磁半导体薄膜低温输运性质研究

作　者: 徐燕青
导　师: 蒋最敏
学　校: 复旦大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 霍尔效应正磁阻双载流子 FexSi1-x
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

我们系统介绍了稀磁半导体薄膜制备和表征方法,以及其磁输运理论。对于使用分子束外延(Molecular beam epitaxy, MBE)技术制备的Fe掺杂Si薄膜—Fe0.04Si0.96,我们用综合物理性质测量系统(PPMS)测量了其300K到15K的霍尔电阻和纵向电阻。从300K到30K我们观察到正常霍尔效应和常规正磁阻特性,但在低温区(30K-15K),我们观察到奇异的输运现象：纵向电阻随磁场迅速增大并达到饱和；霍尔电阻随磁场先增大后非线性下降,同时该行为对温度变化敏感。我们采用双载流子导电机制解释霍尔电阻随磁场复杂的变化行为和磁阻特性,并求得了两种载流子的类型,以及不同温度下的数密度和迁移率。最后我们得出结论：4% Fe掺杂在Si中,引入了大量受主能级,而这些能级形成杂质窄带。较高温度下,价带电子热激发到受主能级产生空穴而导电,是主要的导电贡献；而低温下(T<30K),杂质带中局域态之间的空穴跳跃导电开始显著,与价带空穴导电贡献相近,引起了多载流子霍尔效应和磁阻效应,即我们实验观察到的奇异的霍尔电阻和正饱和磁阻。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
第一章引言  5-7
  §1.1 稀磁半导体研究意义与进展  5-6
  §1.2 本文主要工作  6-7
第二章薄膜生长技术与表征方法  7-13
  §2.1 分子束外延技术  7-9
  §2.2 半导体衬底清洗  9-10
  §2.3 表面分析技术  10-13
    §2.3.1 反射式高能电子衍射  10-11
    §2.3.2 俄歇电子能谱  11-13
第三章稀磁半导体输运理论  13-20
  §3.1 反常霍尔效应  13-15
  §3.2 多种载流子输运性质  15-18
  §3.3 跳跃导电机制  18-20
第四章稀磁半导体薄膜制备和测量  20-24
  §4.1 Fe_xSi_(1-x)薄膜生长  20-21
  §4.2 薄膜电学性质测量  21-24
    §4.2.1 薄膜图案制备  21-22
    §4.2.2 薄膜电阻测量  22-24
第五章 Fe_(0.04)Si_(0.96)薄膜输运性质研究  24-33
  §5.1 30K以上输运性质  24-26
  §5.2 30K以下输运性质  26-31
  §5.3 结论  31-33
参考文献  33-35
攻读硕士学位期间发表的学术论文  35-36
致谢  36-37

稀磁半导体薄膜低温输运性质研究

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