【技术实现步骤摘要】
一种用于In基半导体材料的稀磁半导体薄膜及其制备方法
[0001]本专利技术属于半导体薄膜材料
,特别涉及一种用于In基半导体材料的磁半导体薄膜及其制备方法。
技术介绍
[0002]近年来,随着芯片的尺寸不断缩小,晶体管的体积越来越趋近于其物理尺寸极限,传统的半导体技术的发展必将遭遇瓶颈。而自旋电子技术就是突破这一瓶颈的有效方案。
[0003]自旋电子器件是一种新兴模式的多性能器件,它能够在同一个系统中实现电子的电荷态和自旋态的相互调控。跟传统的微电子器件相比,其具有着非易失性储存记忆、高运算速度、低功耗和高集成度等优点。因此,诸如自旋场效应晶体管(spin
‑
LED)、自旋发光二极管(spin
‑
FET)等自旋电子器件,将对全球半导体产业产生革命性的影响。其中的磁偶自旋的“up”和“down”可用作逻辑单元“on”和“off”,应用于未来计算机的芯片上。
[0004]然而,由于金属和半导体之间的自旋注入效率过低,自旋电子器件一直未能充分全面地融入现今占有主流地位的半导体行业。为了达成在半导体中对电子自旋态的有效控制,一种兼具半导体性和磁性的新兴材料需要被开发出来。稀磁半导体(DMS)是指传统半导体中的部分原子被过渡金属元素取代后形成的磁性半导体。因兼具半导体和磁性的性质,这种材料中可同时应用电子的电荷态和自旋态两种自由度,被认为是制造自旋电子器件的最佳材料。基于宽带隙氧化物半导体的DMS已经被广泛报道具有室温铁磁性,然而,现有技术中几乎没有报道指明这些基于氧 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于In基半导体材料的稀磁半导体薄膜,其特征在于:该薄膜采用过渡金属元素掺杂InO基半导体材料,其化学成分的通式为In2‑
x
M
x
O3,掺杂元素为非磁性过渡金属M,为Fe、Mn、Co或Ni中的一种或几种,其中0<x≤0.1。2.根据权利要求1所述的稀磁半导体薄膜,其特征在于:该薄膜采用如下步骤制备:采用等静压固相反应合成工艺制备In2‑
x
M
x
O3陶瓷靶材—激光脉冲沉积制备薄膜,所述激光脉冲沉积过程中,激光的功率为100~300mJ,膜的厚度控制为30~100nm,氧分压PO2在10
‑3~10
‑8torr之间。3.根据权利要求1所述的稀磁半导体薄膜,其特征在于:该薄膜化学成分的通式为In2‑
x
Fe
x
O3,x=0.05。4.根据权利要求3所述的稀磁半导体薄膜,其特征在于:所述化学通式为In
1.95
Fe
0.05
O3的薄膜,以5%摩尔Fe掺杂In2O3,在氧分压为10
‑3、10
‑5和10
‑7torr下完成薄膜沉积。5.根据权利要求1所述的稀磁半导体薄膜,其特征在于:所述半导体薄膜的室温饱和磁化强度MS为2~14emu/cm3。6.一种如权利要求1所述用于In基半导体材料的稀磁半导体薄膜的制备方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:(1)采用等静压固相反应合成工艺制备In2‑
x
M
x
O3陶瓷靶材;(2)将清洁干燥的衬底放入PLD系统反应室中,反应室真空抽至≤1
×
10
‑8torr,加热衬底温度至400~700℃,再将反应室真空抽至≤1
×
10
‑8torr;(3)激光的功率为100~300mJ,膜的厚度控制为30~100nm,衬底温度在400~700℃之间变...
【专利技术属性】
技术研发人员:罗曦,张敬霖,于一鹏,卢凤双,李海鹏,刘派,张建生,张建福,祁焱,
申请(专利权)人:钢铁研究总院有限公司,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。