陈娜 张盈祺 姚可夫

(清华大学材料学院,先进成形制造教育部重点实验室,北京 100084)

源于非晶合金的透明磁性半导体∗

陈娜†张盈祺 姚可夫

(清华大学材料学院,先进成形制造教育部重点实验室,北京 100084)

(2017年5月26日收到;2017年6月20日收到修改稿)

磁性半导体兼具磁性和半导体特性,通过操控电子自旋,有望实现接近完全的电子极化,提供一种全新的导电方式和器件概念.目前磁性半导体的研究对象主要为稀磁半导体,采用在非磁性半导体中添加过渡族磁性元素使半导体获得内禀磁性的方法进行制备.但大部分稀磁半导体仅具有低温磁性,成为限制其在室温可操控电子器件中应用的瓶颈.针对这一关键科学问题,本文提出与传统稀磁半导体制备方法相反的合成思路,在磁性非晶合金中引入非金属元素诱发金属-半导体转变,使磁性非晶获得半导体电性,研制出具有新奇磁、光、电耦合特性的非晶态浓磁半导体,揭示其载流子调制磁性的内禀机理,发展出可在室温下工作的p-n结及电控磁器件.

非晶合金,磁性半导体,磁学性能,磁输运特性

1 引 言

硅基微纳电子和磁存储技术是现代信息产业和高技术发展的基础.然而,随着计算机集成电路处理器和存储芯片尺寸的不断缩小,芯片过热问题和尺度效应诱发的量子干涉现象对器件性能的影响不断增强,半导体工业适用的单个微处理器芯片上晶体管数量及其处理性能每两年将会……