射频磁控溅射制备(In,Co)共掺ZnO薄膜的电学和磁学性质

作     者：刘芬 代明江 林松盛 石倩 孙珲 LIU Fen;DAI Ming-jiang;LIN Song-sheng;SHI Qian;SUN Hui

作者机构：山东大学山东省光学天文与日地空间环境重点实验室空间科学与物理学院威海264209 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室广州510651 吉林大学材料科学与工程学院长春130012 

出 版 物：《工程科学学报》 (Chinese Journal of Engineering)

年 卷 期：2021年第43卷第3期

页      面：385-391页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(62004117) 中国博士后基金面上资助项目(2019M651199) 山东省自然科学基金资助项目(ZR2018QEM002) 广东省现代表面工程技术重点实验室课题资助项目 山东大学(威海)青年学者未来计划资助项目 

主　　题：稀磁半导体 ICZO 射频磁控溅射 束缚磁极化子 磁学性质 

摘      要：(In,Co)共掺的ZnO薄膜(ICZO薄膜)在100℃下通过射频(RF)溅射沉积至玻璃基板上.沉积过程采用In、Co、Zn三靶共溅射.通过调节靶功率,获得了不同In含量的ICZO薄膜.研究了不同In含量下薄膜电学性质和磁学性质的变化.分别使用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、原子力显微镜(AFM)、电子探针扫描(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、霍尔测试(Hall measurement)和振动样品磁强计(VSM)对薄膜的成分、形貌、结构、电学特性和磁学特性进行了表征和分析.详细分析了薄膜中载流子浓度对磁学性质的影响.实验结果表明,随着薄膜中In含量的提高,薄膜中载流子浓度显著提高,薄膜的导电性得到优化.所有的薄膜均表现出室温下的铁磁特性.与此同时,束缚磁极化子(BMP)模型与交换耦合效应两种不同的机制作用于ICZO半导体材料,致使薄膜的饱和磁化强度随载流子浓度发生改变,并呈现在三个不同的区域.