退火对Mn和N共掺杂的Zn_(0.88)Mn_(0.12)O:N薄膜特性的影响

摘要

以NH3为掺N源,采用电子束反应蒸发技术生长了Mn和N共掺杂的Zn1-xMnxO:N薄膜,生长温度为300℃,然后在O2气氛中400℃退火0.5h.X射线衍射测量表明,Zn0.88Mn0.12O(Mn掺杂)薄膜或Zn0.88Mn0.12O:N(Mn和N共掺杂)薄膜仍具有单一晶相纤锌矿结构,未检测到杂质相.与不掺N的Zn0.88Mn0.12O薄膜相比,Zn0.88Mn0.12O:N薄膜的(002)晶面衍射峰向小角度方向偏移且半高宽变宽.Hall效应测量结果显示,Zn0.88Mn0.12O:N薄膜由退火前的n型导电转变为退火后的p型导电.室温磁特性测量结果表明,虽然原生Zn0.88Mn0.12O:N薄膜呈铁磁性,但其饱和磁化强度Ms折算到每个Mn2+仅为约0.20μB,且稳定性不理想,在大气中放置30d后Ms降低到原来的3%左右.退火处理不仅使Zn0.88Mn0.12O:N薄膜的室温Ms增大到每个Mn2+约为0.70μB,且在大气中放置30d后其Ms几乎不变.分析了Zn0.88Mn0.12O:N薄膜的铁磁性起源及退火导致其铁磁性增强并稳定的机理.