Zn(1-x)O(1-y)MnxNy磁半导体的稳定性,电子结构和半金属性质的第一性原理研究

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§1-1 半导体的基本知识教学目. 1.知道半导体的导电特性2. 知道两种杂质半导体的形成、特点3. 提高学生学习本课程的兴趣。

4. 对学生进行养成教育；安全及就业观的引导。

教学重点半导体的导电特性、两种杂质半导体的形成、特点教学难点PN结的形成及其特性教学方法讲练法课题类型新授课课的结构组织教学→复习→导入新课→讲授新课→练习→小结→作业热敏性, 光敏性, 掺杂性2.半导体的导电特性有两种导电粒子: 自由电子和空穴有两种导电粒子：自由电子和空穴教学环节教学内容教学活动时间讲授新课练习讲授新课二、N型和P型半导体1.N型半导体的形成及特点1）形成: 在纯净的半导体中掺入五价元素磷2）特点: 自由电子多、空穴少2.P型半导体的形成及特点1）形成: 在纯净的半导体中掺入三价元素硼2）特点: 自由电子少、空穴多1.常用的半导体材料是（）和（）。

2.N型半导体的多数载流子是（）、少数栽流子是（）。

3.N型和P型半导体的电中性N型半导体的结构P型半导体的结构三、PN结及其单向导电性1.PN结的形成教师板书,学生听述并记录笔记学生自己完成学生听述并思考,总结PN结的形成及特点15分钟5分钟30分钟§1-2 二极管教学目的 1.认识二极管的结构和符号2.记忆二极管的伏安特性.3、注意养成教育, 安全、择业观的引导教学重点二极管的符号、伏安特性教学难点二极管的符号、伏安特性教学方法讲练法课题类型新授课课的结构组织教学→复习→导入新课→讲授新课→练习→小结→作业教学环节教学内容教学活动时间讲授新课练习2、类型点接触型: PN结面积小, 结电容小, 常用于高频、检波面接触型: PN结面积大, 结电容大, 常用于整流平面型：PN结面积较小时, 结电容小, 可用于脉冲数字电路、PN结面积较大时, 通过的电流较大, 可用于大功率整流。

3、型号教师板书,学生听述并记录笔记15分钟讲授新课1.说明下列型号的含义2AK56D 2CZ78F二、二极管的电压电流特性加到二极管两端的电压和流过二极管的电流两者之间的关系学生自己完成学生听述并思考5分钟30分钟教学环节教学内容教学活动时间讲授新课练习1.正向特性:死区: 硅的死区电压为0.5V；锗的死区电压为0.2V导通区: 硅的导通电压为0.7V；锗的导通电压为0.5V2.反向特性:反向截止区: 反向电流很小反向击穿区: 反向电流突然增大硅二极管的死区电压约为（）V。

稀磁半导体Zn_(1-x)Ni_xO

Ｓｍｉｏｄｃｏｎ＿ｘ，Ｚ（ｎＮｉａｄＺｌｘｘｘＮａｏｃｙｔｌｅｃｎｕｔｒＺｌＯｘＮｉｎＭｘｎｎ＿ＣｏＮｉＯ２Ｏｎ－ｒｓａ
ＧｉｎｉａｇＩＮｉｇｘｎＡＯＱａ，Ｑｎ，ＪＡＧＸｎ－ｉｇＹ
ｓｅｔ（ｐｃｒＥＤＳ，ｅｐｃｉｅｙＴｅｐｅａａｉｎｃｎｉｏｓｔｂａｎｔｅｉｈｒｎｅｆｒｏｇｅｉｍｒｉｃｓｅ．ｈｆｃａ）ｒｓｅｔｌ．ｈｒｐｒｔｏｄｔｎｏｏｔｉｈｎｅｅｃｅｒｍａｎｔａｅｄｓｕｓｄＴｅｅｆｔｖｏｉｓｅ
Ｋｅｗｏｄ：ｉｔｍａｎｔｅｃｎｕｔｒＤＳ；ｏ－ｅｔｈｉｕ；ｎ－Ｎｘｒｏｌｅｅａｒｆｒｍａｎｔｍｙｒｓｄｌｅｇｅｉｓｍｉｄｃ（Ｍ）ＳｌｇｌｅｎｑｅＺｌｘｉｕｃｏｏｃＯ；ｏｎｔｍｐｒｔｅｅｏｇｅｉｕｒｓ
（ｃｏｌｆｃｎｅｏｔｅｓｒｎｖｒｉ，Ｓｅｙｎ１０，ＣｉａＳｈｏｉｃ，ＮｒａｔｎＵｉｅｓｙｈｎａｇ０４ｈｎ）ｏＳｅｈｅｔ１０
Ａｂｔａｔｅｉｓｏｉｕｅｍａｎｔｅｃｎｕｔｒ，ｃｓＺｌＮｉＺｌ￣ｎｎ＿ＣｏＮｒｓｌＰｗｅ，ｓｒｃ：Ａｓｒｅｆｄｌｔｇｅｉｓｍｉｏｄｃｏｓｓｈａｎ叶ｃｕＯ，ｎ＿ＭｎＮｉａｄＺｌｘｉＣｙｔｏｄｒｚ０ｚＯａ
关键词：稀磁半导体（ＭＳ；溶胶一Ｄ）凝胶法；ＺＮ室温铁磁性ｎｉ０；

Cu_N共掺杂ZnO体系的稳定性_电子结构和磁性的第一性原理研究_英文_

第39卷第4期人工晶体学报Vol．39No．42010年8月JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS August ，2010Study on Stability ，Electronic Structure andMagnetic Properties of Cu-N Co-doped ZnOUsing First-principle CalculationsLIANG Pei 1，2，MA Xin-guo 2（1．China Jiliang University ，Hangzhou 310018，China ；2．Department of Electronic Science and Technology ，Huazhong University of Science and Technology ，Wuhan 430074，China ）（Received 30November 2009）Abstract ：The electronic structure and magnetic properties of Cu-N co-doped ZnO were extensivelyinvestigated using the full potential linearized augmented plane wave （FPLAPW ）method．Total energycalculations show that copper and nitrogen Cu-N co-doped ZnO has a stable ferromagnetic ground state ，which could be explained by the double-exchange theory．Furthermore ，the electronic structure indicatesthat co-doped system is a semi-metal within the generalized gradient approximation （GGA ）．Thecalculated magnetic moment of Zn 1-x Cu x O 1-y N y system （x =0．0625，y =0．0625）is 2．00μB per unitcell ，which mainly arises from the copper and nitrogen atoms with a little contribution from the nearest-neighboring oxygen atoms due to the hybridization interaction between the Cu-3d states and the nearest-neighboring O-2p and N-2p states．Key words ：first-principles ；electronic structure ；magnetic property ；Cu-N co-doped ZnOCLC number ：O484Document code ：A Article ID ：1000-985X （2010）04-1067-05Cu-N 共掺杂ZnO 体系的稳定性，电子结构和磁性的第一性原理研究梁培1，2，马新国2（1．中国计量学院，杭州310018；2．华中科技大学电子科学与技术系，武汉430074）摘要：采用第一性原理框架下的全势缀加平面波方法研究了Cu-N 共掺杂的ZnO 体系的电子结构和磁学性能。

流变相反应法合成Zn1-xCoxO室温稀磁半导体

ＺＯ晶格。采用超导量子干涉磁强仪在３０存在明显的磁饱和现象和磁样０Ｋ
滞回线，明具有室温下铁磁性，表其磁性来源可以用束
缚磁极化子（ＭＰ）型解释。Ｂｓ模
关键词：稀磁半导体：ｏ掺杂ＺＯ；变相反应；Ｃｎ流铁
磁性
中图分类号：ＴＢ３；Ｂ１３１Ｔ３
文献标识码：Ａ
文章编号：０１９３（０００ —２５０１０ —７１２１）２０８－３
２实验
料。ＤＭＳ能将磁性的效能和半导体的功能相结合，ｓ
在自旋电子器件领域具有广泛的应用，为新材料研成
恒温反应８，ｈ自然冷却，转入烧杯后用无水乙醇洗涤，
究的热点＿。ＺＯ是一种常见的宽禁带化合物半导１叫］ｎ
２１材料的制备．
１引言
稀磁半导体（ｉｔｄｍａｎｔｅｃｎｕｔｒ，ｄｌｅｇｅｉｓｍｉｏｄｃｏｓｕｃ
分别称取比例量的ＺＯ（ｎＡＲ）ＣＡｃ、ｏｚ・４ＯＨｚ
（）ＨＣＯ（ＡＲ和ＡＲ）入玛瑙研钵，合均匀，温放混室
溶胶一凝胶法制备的ＣＺＯ薄膜在Ｚｏ：ｎｎ蒸气中处理后具有室温铁磁性，处理前为顺磁；但Ｘｕ等用共沉淀法合成具有明显室温铁磁性的Ｚｏ０纳米粉ｎ一Ｃ

关于Zn_1_x_Be_xO电子结构和光学性质的研究

6448
物理学报
58 卷
图 1 Zn1 - xBe xO 合金晶格常数与 Be 含量依赖关系 ( 符号是计算结果 ,实线是 Vegard 方程拟合曲线)
图 3 Zn015Be - 015O 分波态密度
图 2 ZnO 分波态密度
增加而变大. 图 5 ,6 ,7 分别是 ZnO , Zn015 Be015 O ,BeO 带结构.
- 43111535Π- 9441718
31268Π21743
51257Π41460
11607Π11625
- 43111609Π- 9441778
31258Π21741
51262Π41454
11615Π11626
- 43111627Π- 9441801
31258Π21740 31253Π21718 31258Π21738
31 结果与讨论
3111 Zn1 - x Be x O 合金的晶体结构
表 1 给出了纤维锌矿 ZnOΠBeO 在不同截断能的
优化结果. 在截断能取 380 eV 时晶格常数计算结果
接近文献的结果[9 ,12 ,17] ,因此可以认为我们的计算方
法是合理的. 由于 Be2 + 半径是 0127 ! 小于 Zn2 + 半径
史力斌李容兵成爽李明标
(渤海大学物理系 ,锦州 121013) (2008 年 12 月 14 日收到 ;2009 年 3 月 2 日收到修改稿)
采用基于密度泛函理论和平面波赝势技术的 CASTEP 程序对 Zn1 - x Be xO 合金电子结构和光学性质进行了计算. 当 0 ≤x ≤1 ,其带隙从 01963 eV 变化到 71293 eV. 分析了晶格畸变和能带间排斥效应对带隙的影响. 当 Be 含量 x = 01125 ,0125 ,01375 ,015 ,01625 ,0175 时 , aΠb 轴压应变控制着带隙变化 ;当 x = 01875 ,1 时 , c 轴压应变控制着带隙变化. 能带间的 p2d 排斥影响价带顶变动 ,Γ1v 与Γ1c 之间排斥影响导带底变动. 这些能带间的排斥效应被用来分析 Zn1 - xBe xO 带隙变动. 另外 ,也分析了 Zn1 - xBe xO 介电函数虚部ε2 .

金半接触

能帶关系（以n 型半导体为例，假设φm >φs ）功函数电子亲和势相结合时費米能级要相等，而且真空能级要连续。

以金属与n 型半导体为例：电子由半导体流向金属，半导体区留下正的施主离子，形成耗尽区。

真空能级：参考能级。

φm ：金属的功函数。

φs ：半导体的功函数。

χ：半导体的电子亲和势从半导体层往金属看的势垒为V bi热平衡状态正向偏压反向偏压(+)(-)(-)(+)正向为正，反向为负假设金属与半导体接触中间有一层很薄的氧化层，电子仍能穿透。

：因界面氧化层产生的位能差donor statesacceptor states肖特基势垒电流电压关系主要由于多数载流子，和pn接触不同。

主要传导机构为热电子发射——半导体中的电子越过势垒而达到金属。

热平衡状态下，由金属流向半导体的电子电流和由半导体流向金属的电子电流相等，故净电流为零。

电流电压关系正向偏压下，由金属流向半导体的电子电流不变，但是由半导体流向金属的电子电流因势垒降低而增加，故有净电流。

反向偏压下，由金属流向半导体的电子电流不变，但是由半导体流向金属的电子电流因势垒增加而降低，只剩少許净电流。

电流电压关系热平衡状态下，电子浓度为：电子电流正比于表面电子浓度故表面的Ec与 EF的距离正向偏压下，电子浓度为：故正向偏压下的净电流为：此式反向偏压也可使用，将VF改为-VR即可。

电流电压关系J = C1 N c e − qφ Bn / kT (e qV / kT − 1)其中 C N = A*T 2 1 c A＊称为有效Richardson 常数（A/K2cm2 ），与有效质量有关，因为可产生热电子放射的电子浓度在计算时会用到gc(E)(导帶状态密度)，故与m*有关。

n型硅为110，p型硅为32； n型砷化镓为8，p型砷化镓为74。

热电子发射下，电子净电流可表示为J = J s (e qV / kT − 1)其中 J s = A T e* 2 − qφ Bn / kT饱和电流密度（正向偏压时为正，反向偏压时为负）电流电压关系少数载流子会由金属注入，产生的电流为与p+n结的扩散电流相同其中主要因半导体的有效质量不同所造成在正常操作下少数载流子的贡献远小于多数载流子所贡献的电流。

半导体知识 he err

半导体知识he err引言上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。

超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。

半导体定义我们通常把导电性差的材料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体（insulator）。

把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体（conductor）。

常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料称为半导体（semiconductor）。

与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。

1833年，英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。

这是半导体现象的首次发现。

1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。

1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。

半导体的这四个效应，(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。

而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。

在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整效应，也是半导体所特有的第三种特性。

Zn1-xCoxO纳米复合薄膜的磁特性

第6期
任妙娟等:znl _二二纳米复合薄膜的磁特性 c。0
n :CO 0 Z l一二薄膜室温下的磁滞回线。由图可以看出， CO含量的变化，随着磁滞回线发生明显变化。
由该图可以得到不同x 值的zn:_二 0 比 co二饱和磁
化强度和剩磁比. 如图 3 所示。
d二 2 6D4 nm 0
如此丰富多彩，有人甚至设计制作了全部是 ZnO 的多功能器件。然而还没有人研究用 ZnO来制备类似
3
结果与讨论
由于每次 C。的沉积时间很短，大约只有 0.6 nm，相当于两三个原子层厚，很难形成连续的膜在真空中40 ℃退火 Z h， 0 CO颗粒聚集，可确保的膜结构。制备了一系列zn， co二 ( x = 0.6 ，层， _: 0 7 0.54， 0.29， 0. 19， 17)纳米尺寸的颗粒 0.37， 0.23， 0. 形成颗粒膜。图1是 : 为0. 1 的zn， Co二薄膜 9 _二 0 薄膜，对其磁特性进行了较系统的研究。退火前后的 X 射线衍射图。由图可以看出，退火前 Zno (0 2 的峰有畸变， 0 ) 峰宽较宽，表明晶格常数要
（ . 400 罗
户日 v 召 ) 1 之侧攀牟姐
丈 0 .37 二
0
另02 9 二万02 3 =
宝 0 . 17 二
0
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2 0 n
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一3 0 0 琦w e 一 80 4
0 .4
0 6
0 .8
C‘ ，含量落
一160 160
磁场万1(k^ m一， )
图4 矫顽力随 C。含量 x 的变化
zno 原子数不同，得到Zn， CO 0 薄膜。然后在真 _二二

稀磁半导体Zn1-xFexO纳米颗粒的光谱研究

利用ｘ射线衍射（ＸＲＤ）对样品的晶体结构进行分析；利用透射电子显微镜（ＴＥＭ）对样品的形貌进行表征；利用ｘ
射线能量色散分析（ＸＥＤＳ）对样品的组成元素进行研究，利用拉曼（Ｒａｍａｎ）光谱、紫外可见（ＵＶ－Ｖｉｓ）分光光度计和光致
无水乙醇，并加入ＣＴＡＢ；再称取１６ｍｍｏｌ的ＮａＯＨ溶于
３Ｏ．０ｍＬ的无水乙醇；然后将后者缓慢倒人到前溶液中采用
能（６０ｍｅＶ），使得ＺｎＯ成为一种具有广阔应用前景的短波
光电子材料。近年来，一些研究小组对ＺｎＯ作为基底的过渡金属掺杂稀磁半导体材料进行了大量研究报道，但至今为止
１．１样品制备
主要试剂有醋酸锌、硝酸铁、十六烷基三甲基溴化铵
（ＣＴＡＢ）、氢氧化钠、无水乙醇和乙醇等，均为分析纯。制备
样品的试剂比例是按化学比配制的，分别将２，１．９８，１．９０，
１．８０和１．６０ｍｍｏｌ的Ｚｎ（Ａｃ）２・２Ｈ２０和０，０．０２，０．１０，
第３３卷，第８期２０１３年８月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａ１Ａｎａｌｙｓｉｓ
Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．８，ｐｐ２０３５２０３８Ａｕｇｕｓｔ，２０１３

影响配合物稳定性因素的概述

包头师范学院本科学年论文题目：影响配合物稳定性因素的概述学生姓名：李本元学院：化学学院专业：应用化学班级：08级应用化学（2）班指导教师：周毅教授二○一○年七月摘要本文从中心体、配体、外界条件三个方面来讲述了影响配合物稳定性的因素。

中心体对配合物稳定性的影响主要是体现在中心离子与配体之间结合能力的强弱，而中心离子影响这一能力的因素有中心离子的价电子层结构、电荷、离子半径、极化作用等；而配体和外界条件也是通过影响配合物的微观结构来影响配合物的稳定性。

关键词：中心体；金属离子；配体；螯合效应AbstractFrom the center body, ligand, three aspects about the external conditions that affect the stability of the complex factors. Centrosome of the complexes affected mainly reflected in the central ion and ligand binding ability between the strength, the center ion factors that influence this ability center ion in the valence shell structure, charge, ionic radius, polarization effects etc.; the ligand and also by external conditions affect the microstructure of the complex to influence the stability of the complex.Key words: centrosome; metal ions; ligand; chelation effect目录1中心体的影响 (1)1.1 稀有气体型金属离子对配合物稳定性的影响 (1)1.2 10d型金属离子对配合物稳定性的影响 (1)1.3 9-1d型金属离子对配合物稳定性的影响 (2)1.4 同一金属不同氧化态对配合物稳定性的影响 (2)2 配体的影响 (2)2.1 配体的碱性对配合物稳定性的影响 (2)2.2 配体的螯合效应的影响 (3)2.2.1 螯合效应 (3)2.2.2 螯环大小的影响 (4)2.2.3 螯环数目的影响 (4)2.3 配体的空间位阻效应和配体的几何构型的影响 (4)2.3.1 配体的空间位阻效应的影响 (4)2.3.2 配体的几何构型的影响 (4)3 外界条件的影响 (5)3.1 温度和压力的影响 (5)3.2 非水溶剂的影响 (5)参考文献 (7)影响配合物稳定性的因素可分为内因和外因，因为配离子是由中心离子和配体相互作用而形成的，因此中心离子和配体的性质及它们之间的相互作用是影响配合物稳定性的内因；另一方面溶剂、温度、压力等对配合物稳定性的影响是外因。

第一性原理研究MgZn2相的电子结构及磁性质

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭｇＺｎ２ｐｈａｓｅｉｓｔｈｅｍａｉｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ— ｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ，ｓｕｃｈａｓＡ１一Ｚｎ－
ＷＡＮＧＨｏｎｇ．ＭｉｎｇＺＨＥＮＧＲｕｉＬＩＧｕｉ — Ｒｏｎｇ
ＬＩＰｅｉ — Ｓｉ
（ＳｃｈｏｏｌＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｎｅｅｒｉｎ￣ｆｌａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉｎｇａ，Ｊｉｎｇａｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）
Ｍｇ — Ｃｕ（７ｘｘｘｓｅｒｉｅｓ）．Ｔｈｅｓｅａｌｌｏｙｓｃａｎｂｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｂｙｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄａｇｉｎｇｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｉｓｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄａｓ：ｓｕｐｅｒｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｌｕｔｅ－－－￣ＧＰａｒｅａ－－－＋ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ叼ｐｈａｓｅ－－－￣ｓｔａｂｌｅ叩（ＭｇＺｎ２）ｐｈａｓｅ．

半导体材料ZnO专题介绍

3.1水热法........................................................13
3.2 化学气相输运法................................................14
4.ZnO的薄膜的制备.................................................16
5.2 ZnO的问题与挑战...............................................23
5.3 ZnO的前景.....................................................24
谢辞..............................................................25
近年来，氧化锌开始被用作半导体材料。日本岛根大学2008年11月18日宣布开发出一种在光线照射下能发出荧光的氧化锌纳米粒子，其发光稳定且安全，可应用于尖端医疗领域。【1】
1.2 基本性质
1.2.1 晶体结构
ZnO可以有三种可能的晶体结构。如图1所示，分别为闪锌矿型结构（与金刚石类似，可看成氧原子FCC排列，4个锌原子占据金刚石中晶胞内四个碳原子的位置），纤锌矿型结构(六方结构，氧原子层和锌原子层呈六方紧密排列)和立方岩盐结构（即NaCL型结构）。【2】
1.2.3.2透明导体特性
ZnO的光学透明性是由宽禁带引起的。ZnO带隙宽，对可见光和红外光吸收很小，基本上是透明的。蒋向东等人在假定可见光和红外辐射吸收为零的情况下，推导出ZnO在可见光和红外区的理论透过率为76%~96%；实验测量值为70%~90%，与理论值还是相符的。ZnO的透光率与膜厚、衬底温度等因素有关。一般地，膜厚增加，吸收增加，透光减少。ZnO的导电性主要不是依赖本征激发，而是靠附加能级的电子或空穴激发。ZnO半导体附加能级的产生和它的化学计量比偏移即氧过剩(造成氧空位)或氧不足(造成锌填隙)有关。化学计量比偏移程度在技术上很难控制，实际生产是用掺杂A1203的方法来控制ZnO薄膜的导电性。ZnO的导电性也受膜厚影响。一般地，膜厚增加，导电增强。电阻率急剧下降(比透光率下降明显得多)；当膜厚增加到一定厚度时，电阻率不会再继续下降，而是趋于一个饱和值。【9】

稀磁半导体材料的结构与性质

稀磁半导体材料的结构与性质稀磁半导体材料是一类具有特殊磁性和半导体特性的材料，它们在磁性和电子学领域具有重要的应用潜力。

本文将探讨稀磁半导体材料的结构与性质，并介绍一些相关的研究进展。

一、稀磁半导体材料的基本概念稀磁半导体材料是指在晶体中含有稀土元素或过渡金属离子的半导体材料。

这些材料既具有半导体的电子学特性，又具有磁性的特点。

稀磁半导体材料的磁性来源于其中的稀土或过渡金属离子的磁性，而半导体特性则来自于材料的能带结构。

二、稀磁半导体材料的结构稀磁半导体材料的结构通常是由晶体结构和离子掺杂结构两部分组成。

晶体结构决定了材料的晶格参数和晶体对称性，而离子掺杂结构则决定了材料中的稀土或过渡金属离子的位置和取代程度。

在晶体结构方面，稀磁半导体材料常采用锌刚石结构或闪锌矿结构。

锌刚石结构的晶胞中包含两个互相取代的离子，其中一个是半导体基底元素（如锌或镓），另一个是稀土或过渡金属离子。

闪锌矿结构的晶胞中也包含两个互相取代的离子，但其中一个是半导体基底元素，另一个是稀土或过渡金属离子。

离子掺杂结构的设计和控制对于稀磁半导体材料的性能至关重要。

通过掺杂不同的稀土或过渡金属离子，可以调节材料的磁性和半导体特性。

此外，还可以通过掺杂不同的浓度和位置，实现材料的磁性和电子学特性的优化。

三、稀磁半导体材料的性质稀磁半导体材料的性质主要包括磁性和电子学特性。

磁性是稀磁半导体材料的重要特征之一，它可以通过外加磁场或温度的变化来调节。

稀磁半导体材料通常具有铁磁、反铁磁或顺磁性质，这取决于其中的稀土或过渡金属离子的自旋排列和相互作用。

除了磁性，稀磁半导体材料还具有半导体的电子学特性。

这些材料的能带结构和导电性质可以通过离子掺杂和外加电场来调节。

稀磁半导体材料的能带结构通常包括导带、价带和禁带，电子和空穴的运动在其中起着重要的作用。

稀磁半导体材料的磁性和电子学特性使其在磁性存储、磁性传感器和自旋电子学等领域具有广泛的应用前景。

《NixCu1-x和ZnO团簇薄膜磁电输运性能调控》范文

《NixCu1-x和ZnO团簇薄膜磁电输运性能调控》篇一一、引言近年来，磁电输运性能在新型材料中的应用得到了广泛关注。

特别是对于具有高稳定性和优良物理特性的材料体系，如NixCu1-x和ZnO团簇薄膜，其磁电输运性能的调控显得尤为重要。

本文将重点探讨NixCu1-x和ZnO团簇薄膜的磁电输运性能调控方法及其潜在应用。

二、NixCu1-x团簇薄膜NixCu1-x合金作为一种典型的过渡金属合金，具有丰富的物理性质和潜在的应用价值。

通过调整Ni和Cu的组成比例，可以实现对NixCu1-x团簇薄膜磁电输运性能的有效调控。

首先，NixCu1-x团簇薄膜的制备方法主要采用磁控溅射、脉冲激光沉积等技术。

这些方法可以制备出具有良好结晶度和均匀性的薄膜，为后续的磁电输运性能研究提供基础。

其次，通过改变Ni和Cu的组成比例，可以调控薄膜的磁性。

当Ni含量增加时，薄膜的铁磁性增强；而当Cu含量增加时，薄膜的抗磁性增强。

此外，还可以通过引入其他元素（如Co、Fe 等）进一步调控薄膜的磁性。

最后，通过改变薄膜的厚度、晶粒大小等参数，可以进一步优化其磁电输运性能。

例如，减小晶粒尺寸可以提高薄膜的电阻率，从而影响其磁电输运性能。

三、ZnO团簇薄膜ZnO作为一种宽禁带半导体材料，具有优异的物理特性和广泛的应用前景。

通过引入团簇结构，可以进一步优化ZnO团簇薄膜的磁电输运性能。

ZnO团簇薄膜的制备方法同样可以采用磁控溅射、脉冲激光沉积等技术。

在制备过程中，通过控制气氛、温度等参数，可以实现团簇结构的可控生长。

此外，通过掺杂其他元素（如Mn、Co等），可以在ZnO团簇薄膜中引入磁性。

掺杂后的ZnO团簇薄膜具有良好的室温铁磁性，其磁电输运性能可以通过调整掺杂浓度和种类进行调控。

四、磁电输运性能调控方法针对NixCu1-x和ZnO团簇薄膜，我们可以采用以下方法进行磁电输运性能的调控：1. 组成比例调控：通过调整Ni/Cu或掺杂元素的组成比例，可以实现对薄膜磁性的调控。

半导体纳米结构磁性的第一原理计算

半导体纳米结构磁性的第一原理计算电子同时具有电荷和自旋两种内禀属性，电子的电荷属性已经在半导体材料中获得了广泛的应用，推动了电子技术、计算机技术和信息技术的高速发展。

电子的另一个内禀自旋属性也可以作为信息载体，进而实现信息传输、处理和存储。

自旋电子学的飞速发展及其在电子器件领域的应用使得稀磁半导体成为当前的研究热点。

稀磁半导体就是在半导体中掺入磁性杂质，使得材料同时具有铁磁性和半导体两种特性。

最初的稀磁半导体的研究集中在具有磁性的3d过渡族金属或稀土元素掺杂的半导体材料。

后来人们又发现许多非磁性元素掺杂半导体也会形成具有室温铁磁性的稀磁半导体，因为掺杂元素不含有d电子，被称为d0铁磁性。

纳米材料具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应与宏观量子隧道效应等，从而表现出一系列新颖的物理化学性质。

本论文基于密度泛函理论，针对半导体纳米结构中的基态电子结构、磁性起源、磁耦合特点和磁性的调控等问题开展了理论研究工作。

论文的组织结构如下:第1章介绍了稀磁半导体及其纳米结构的基本性质和国内外研究进展，阐明了磁性半导体纳米结构中磁性起源和磁耦合机理研究的理论意义和器件应用前景。

第2章主要介绍了能带理论和密度泛函理论的基本原理及最近的发展趋势。

密度泛函理论的发展是以寻找合适的交换相关能量泛函为基调，已经从最初的局域密度近似和广义梯度近似发展到到杂化泛函。

虽然杂化密度泛函使计算结果的精确度越来越高，但同时对计算资源提出了更高的要求。

第3章研究了GaN材料中阳离子空位缺陷诱导的磁矩，并合理的解释了Gd掺杂的GaN材料中产生巨大磁矩的原因。

研究发现，负电荷态、半导体结构纳米化和共掺杂施主杂质均可以有效的降低GaN材料中Ga空位的缺陷形成能，从而使这些条件下GaN材料中可以有更高的Ga空位浓度。

我们认为是Ga空位之间的铁磁耦合导致了Gd掺杂GaN材料中的巨大磁矩。

第4章利用第一性原理赝势平面波方法计算了Mg原子掺杂AlN纳米线的电子结构和磁特性，揭示了Mg掺杂AlN纳米线磁性的起源。

Zn1-xCoxO浓磁半导体薄膜的自旋极化输运研究的开题报告

Zn1-xCoxO浓磁半导体薄膜的自旋极化输运研究的开题报告一、研究背景和意义浓磁半导体薄膜作为一种新型的磁性半导体材料，在磁性存储、磁性传感器、磁性逻辑器件及其他磁性器件等方面具有广泛的应用前景。

而ZnO作为一种具有宽带隙、高透明、高导电、高硬度、高耐热及良好化学稳定性的无机化合物半导体，在光电子学、生物医学、环境保护等领域中也有着广泛的应用。

为了进一步提高浓磁半导体薄膜的性能，人们开始探索浓磁半导体与ZnO之间的复合材料。

Co掺杂的ZnO材料由于其磁性导致了在其电输运中的磁性效应，如自旋极化输运等。

自旋极化输运是指在磁场作用下，自旋方向的差异导致了不同自旋的电子在材料中的运动方向也有所差别，从而产生电荷输运的偏振效应。

因此，研究浓磁半导体薄膜在ZnO中的自旋极化输运特性，对于深入理解该材料的电荷输运机制、优化其材料性能以及开发新型的磁性器件等方面都有着重要的意义。

二、研究内容和方法本研究旨在通过制备不同Co掺杂浓度的Zn1-xCoxO浓磁半导体薄膜，研究其在磁场作用下的自旋极化输运特性，并探讨其与Co掺杂浓度、温度等因素之间的关系。

主要研究内容包括：1. 制备不同Co掺杂浓度的Zn1-xCoxO浓磁半导体薄膜，采用平面磁控溅射法并利用XRD、SEM等表征方法对其结构和形貌进行分析。

2. 利用电学测试系统和霍尔效应测量装置研究不同Co掺杂浓度的Zn1-xCoxO薄膜在磁场下的电学性能和自旋极化输运特性。

3. 研究温度对Zn1-xCoxO浓磁半导体薄膜自旋极化输运特性的影响，通过对比不同温度下的电性能和自旋极化输运效应来探究其影响机理。

4. 分析实验结果，建立Zn1-xCoxO浓磁半导体薄膜在磁场下自旋极化输运的理论模型，并利用计算机模拟或理论计算方法对其进行验证。

三、预期成果本研究预期可揭示Zn1-xCoxO浓磁半导体薄膜在磁场下的自旋输运特性，探讨其与Co掺杂浓度、温度等因素之间的关系，并为深入理解该材料的电荷输运机制、优化其材料性能以及开发新型的磁性器件等方面提供依据。

Mn掺杂ZnO稀磁半导体的制备与表征的开题报告

Mn掺杂ZnO稀磁半导体的制备与表征的开题报告一、研究背景和意义随着纳米材料科学和技术的快速发展，多种功能材料的合成和制备已经变得越来越重要。

其中，在磁性材料和半导体领域，稀磁半导体材料因其独特的物理性质和应用前景受到了广泛关注。

由于自旋极化和自旋转移，稀磁半导体具有磁性和半导体的特性，因此在信息存储、磁电子学、传感器等方面具有潜在的应用价值。

针对稀磁半导体材料的制备和表征研究，以氧化锌为基体的Mn掺杂ZnO稀磁半导体近年来成为研究热点。

ZnO是一种具有宽带隙（3.37eV）和高电子迁移率的Ⅱ-Ⅵ族半导体，在光电子器件和发光二极管等领域具有广泛应用。

而Mn的价态为+2，其掺杂能够引入电子自旋，从而使ZnO表现出磁性质，具有更广泛的应用价值。

二、研究进展目前，制备Mn掺杂ZnO稀磁半导体的方法主要有物理气相沉积、溶胶凝胶法、共沉淀法、水热法等。

其中，上述方法中的水热法具有制备简单、成本低等优点，已成为制备Mn掺杂ZnO稀磁半导体的重要方法之一。

同时，为了提高材料的质量，一些研究也研究了Mn掺杂量、水热反应时间和反应温度等工艺参数对于Mn掺杂ZnO稀磁半导体的影响。

为了探究Mn掺杂ZnO稀磁半导体的物理性质和应用，在制备之后需要进行相应的表征，例如X射线衍射、光谱学、磁性测试等。

其中，X射线衍射可以用于分析材料的结晶性和晶体结构，光谱学可以用于研究Mn掺杂ZnO稀磁半导体的物理性质，磁性测试可以用于研究材料的磁性质和自旋极化特性。

三、研究目的和内容本研究旨在采用水热法制备Mn掺杂ZnO稀磁半导体，并对其进行相关的表征分析。

具体研究内容如下：1. 采用水热法制备不同Mn掺杂量的Mn掺杂ZnO稀磁半导体样品，并在不同反应时间和反应温度下进行制备。

2. 通过X射线衍射、光谱学和磁性测试等手段，对所制备的Mn掺杂ZnO稀磁半导体进行表征，并分析其物理性质和内部结构。

3. 针对得出的实验数据，对水热法制备Mn掺杂ZnO稀磁半导体的影响因素进行研究和分析。

半金属特性

半金属特性半金属铁磁体是荷兰Nijmegen 大学的de Groot 等人在1983 年首次发现的,他们在对半霍伊斯勒(Half-Heusler) 合金NiMnSb 和PtMnSb 进行能带计算时, 发现了一种新型的能带结构，这种能带结构具有两个不同的自旋子能带，其中一个自旋取向具有金属性，另一个自旋取向具有半导体性，因此在费米能级处的自旋极化率为100%。

de Groot 等人把具有这种能带结构的物质称为半金属(half-metallic)铁磁体。

半金属材料是一种具有特殊电子结构的固体材料，费米面附近传导电子的自旋方向都相同，极化率为100%。

微观上，半导体材料具有导体和绝缘体双重性质：其中一个自旋向上的子能带中费米能级上有传导电子，具有金属性；而另一个自旋向下的子能带中费米能级处于能隙之中，绝缘性。

半金属(half-metal- lic) 有着较高的居里温度和接近100%的高自旋极化率。

半金属材料有多种分类方法。

根据材料结构的不同, 半金属可分为尖晶石结构型半金属材料,如:Fe3O4 , CuV2S4 等; 钙钛矿结构型半金属材料,如: La2/ 3Sr1/ 3MnO3 , La0. 7Sr0. 3MnO3 等; 金红石结构型半金属材料, 如: CrO2 , CoS2 等; Half- Heusler和Heusler 结构半金属材料, 如: NiMnSb , PtMnSb和Mn2V Al 等其中Half-Heusler 和Full-Heusler 结构型半金属(NiMnSb, PtMnSb和Co2MnSi,Co2FeSi等) 结构型半金属具有高居里温度(一般都在室温以上) 和高磁矩并且在结构上能够与传统的半导体较好的相容等优点引起了人们的广泛关注. 其中,Co2FeSi的居里温度(1100 K) 和磁矩(6 µB) 是目前为止所报道的半金属材料中最高的.2002年,Galanakis等full-potentialscreenedKorringa-Kohn-Rostoker 方法对基于Co, Fe, Rh 和Ru 的full-Heusler 合金进行了研究,预测很多full-Heusler 化合物具有半金属特性, 并满足Slater-Pauling 规则,即M t=Z t-24, 其中M t 代表单个原胞的总自旋磁矩, 而Z t 代表价电子的总数.例如Co2MnGe，在每个原胞中的自旋向下带包含12个电子：其中四个分别占据Ge的s带（容纳一个电子）和p带（容纳3个电子），另外8个占据过渡金属杂化而成的8个d带。