缪 晶，符斯列，王春安，雷 涛，李俊贤

(1.华南师范大学物理与电信工程学院，广东省量子调控工程与材料重点实验室，广州 510006；2.广东技术师范学院电子与信息学院，广州 510665)

1 引 言

稀磁半导体(DMS)材料可以利用电荷和自旋进行信息处理，兼具半导体材料和磁性材料的双重特性，是破解摩尔定律难题的方案之一，其光明的应用前景引起了科研工作者广泛的研究兴趣[1].原材料丰富、无毒无害的第三代Ⅱ-Ⅵ族半导体材料ZnO作为一种新型的DMS，以其宽禁带和较大的激子束缚能赢得了科学家们的关注.

ZnO在常温常压下的热力学稳定相是六方纤锌矿结构，纯ZnO的带隙为3.37 eV，在室温下其激子束缚能是60 meV，具有优异的光电性能[2，3]，据证实未掺杂和掺杂的氧化锌材料在实验和理论上都具有室温铁磁性[4-7].未有意掺杂的纤锌矿ZnO通常会产生氧空位(VO)和锌间隙(Zni)缺陷，这些本征缺陷会使ZnO半导体呈n型，导电性大大减弱.因此，人们希望通过掺杂改性，获得性能稳定、导电性强的p型ZnO掺杂体系[8].相比其他元素掺杂，Cu元素对环境友好，且Cu+半径(0.60Å)、Cu2+半径(0.57Å)与Zn2+半径(0.60 Å)几乎相同，所以Cu和Zn的晶格尺寸失配较小，形成能较低[9].更重要的是，金属掺杂氧化物在室温下的铁磁性或反铁磁性可能来自于磁性团簇的沉淀或磁性第二相[10]，所以当DMS材料被合成为掺杂剂时，元素必须是本征的、非磁性的且易于集成到半导体基体，以解决磁沉淀问题.而金属Cu及其氧化物(Cu2O和CuO)是非磁性的[11]，且Cu原子在ZnO中的固溶度也很高[8].因此，Cu是过……