(La,AE)(Ag0.925Mn0.075)SO和(Y,AE)(Cu0.925Mn0.075)SO(AE=Sr,Ba)新型稀磁半导体的研制及PL光谱研究

摘要

稀磁半导体以其在自旋电子学上潜在的应用价值而受到广泛的关注。近年来，一系列基于“111”，“122”和“1111”相铁基超导体掺杂调控的新型稀磁半导体研制成功。本论文中，我们运用固态反应法合成出四套“1111”相新型稀磁半导体，分别是(La1-xBax)(Ag0.925Mn0.075)SO，(La1-xSrx)(Ag0.925Mn0.075)SO，(Y1-xBax)(Cu0.925Mn0.075)SO和(Y1-xSrx)(Cu0.925Mn0.075)SO。并且，分别对材料的结构、电磁属性和光学属性进行分析。得到了一些有价值的结果（包括居里温度Tc和禁带宽度Eg），这对研究稀磁半导体内在机制以及应用该材料制备自旋光电器件有一定启示。具体研究内容如下：
　　1.所有样品的制备都在高纯氮气的手套箱中进行，样品在石英管中密封后，放入箱式炉中烧结。其中样品(La1-xBax)(Ag0.925Mn0.075)SO和(La1-xSrx)(Ag0.925Mn0.075)SO是在升温到1100℃下保温2000分钟。而(Y1-xBax)(Cu0.925Mn0.075)SO和(Y1-xSrx)(Cu0.925Mn0.075)SO是升温到900℃并保温2000分钟。
　　2.为了选取优质样品进行下一步的光学性质的研究，首先对样品结构与电磁属性进行分析检测。发现所有样品的布拉格衍射峰都与ZrCuSiAs四方晶系(空间群为P4/nmm)结构吻合。用4K闭循环制冷机对四套样品在3.5K～295K温区进行了电阻随温度变化的测量，观察到除了(Y1-xSrx)(Cu0.925Mn0.075)SO(x=0.1时)样品在低于240K时显示金属性外，其他样品的R-T曲线几乎都显示出较好的半导体特性。对样品在1.9K～295K区间进行了磁化强度随温度变化发现x=0.075，0.1时(Y1-xSrx)(Cu0.925Mn0.075)SO样品的居里转变温度Tc分别为46.1K，47.8K。x=0.075时(La1-xBax)(Ag0.925Mn0.075)SO只有11.5K的居里转变温度。这为将来进一步探索具有更高居里温度的新型稀磁半导体提供了方向。
　　3.通过结构、电磁性质的测试与分析，我们选择性能较好的(La1-xSrx)(Ag0.925Mn0.075)SO和(Y1-xSrx)(Cu0.925Mn0.075)SO样品进行PL谱的测试。对其光致发光光谱的峰位、峰宽、发射强度以及禁带宽度等进行了分析。从(La1-xSrx)(Ag0.925Mn0.075)SO的发光光谱中发现，掺杂量x=0.025，0.05，0.1样品的禁带宽度分别是3.95eV，3.18eV和3.12eV。对(Y1-xSrx)(Cu0.925Mn0.075)SO(x=0,0.05,0.075,0.1)的分析发现，其禁带宽度约为2.2eV，随掺杂元素Sr的变化没有特别明显的变化。下一步将采用更多光学测试手段对样品光学性能进行研究。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 新型稀磁半导体的研究背景

1.2 新型稀磁半导体国内外研究现状

1.3 论文选题意义

1.4 本论文的主要内容和框架

2 新型稀磁半导体制备原理及实验相关设备介绍

2.1 新型稀磁半导体制备原理及方法

2.2 实验所涉及的硬件条件及其原理

2.3 本章小结

3 (La,AE)(Ag0.925Mn0.075)SO和(Y,AE)(Cu0.925Mn0.075)SO(AE=Sr, Ba)新型稀磁半导体的制备及其结构与电磁性能分析

3.1 (La1-xBax)(Ag0.925Mn0.075)SO的制备及其物性分析

3.2 (La1-xSrx)(Ag0.925Mn0.075)SO的制备与物性分析

3.3 (Y1-xBax)(Cu0.925Mn0.075)SO的制备与物性分析

3.4 (Y1-xSrx)(Cu0.925Mn0.075)SO的制备与物性分析

3.5 本章小结

4 (La1-xSrx)(Ag0.925Mn0.075)SO和(Y1-xSrx)(Cu0.925Mn0.075)SO的PL谱研究

4.1 光致发光光谱测试

4.2 (La1-xSrx)(Ag0.925Mn0.075)SO稀磁半导体的PL谱研究

4.3 (Y1-xSrx)(Cu0.925Mn0.075)SO稀磁半导体的PL谱研究

4.4 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 下一步的工作和展望

参考文献

作者简历