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半导体所在非磁性掺杂的铁磁性半导体研究中取

发布时间:2017-12-03 阅读:

  非磁性掺杂铁磁半导体的研究取得了重要进展

  最近,彭昊博士中国科学院半导体研究所所长李卫波教授,李书申教授,夏建白教授等研究小组成员,与可再生能源国家重点实验室成员魏素淮合作。非磁性掺杂铁在磁性半导体的基础研究方面取得重要进展。相关结果发表在“物理评论快报”102,017201(2009),2009年1月9日。 \\ u0026 \\ u0026半导体自旋电子学更有可能对未来的信息技术产生革命性的影响,基于自旋极化载流子的新型器件具有耐辐射,功耗低,噪声低,集成度高,运算速度快等优点。基于自旋电子学的半导体材料和器件的研究受到国际学术界的关注近年来,有关相关课题的研究已经迅速成为凝聚态物理学领域的研究热点,掺杂有3d过渡金属元素(例如Mn,Co,Ni等)的半导体材料以获得所谓的“稀磁性半导体”的铁磁半导体。最近已经发现一些半导体材料是也是铁磁性的,没有磁性杂质,并且可能具有非常高的转变温度(Tc)。由于d轨道或f轨道这种半导体中的各种离子或者是完全空的或者是完全的,J D.D.科伊称这种类型的铁磁性为“d0-铁磁性”。这种“d0-铁磁”材料为找到室温自旋电子材料开辟了新的途径。但是,这种材料的磁性来源还不完全清楚。在此背景下,半导体研究小组应用第一性原理计算来系统研究这些“d0-铁磁”材料的物理机制,并设计增强其磁相互作用的方法。他们发现,复合材料如氮化物,氧化物等的空化是这些第一线元素的固有属性。它们起源于第一排其他元素如氮和氧的强烈自旋交换,并且在非常强的氮化物和氧化物的价带顶部附近具有高密度状态。然而,为了保持其磁化状态,需要足够的空穴载流子浓度来促使系统的费米能级远离价带顶部附近的能级。基于这样的理解,他们发现通过将局部化的受主杂质掺入到氮化物或氧化物中,或使用量子约束效用的束缚空穴态,可以增强这些材料中的磁化强度。这些重要发现为未来制备非磁性掺杂半导体自旋电子器件提供了一个全新的思路。 \\ u0026这项工作是由中国科学院“百人计划”,国家自然科学基金和科技部973计划支持的。

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