- 學位論文
錳添加氫化非晶矽稀磁半導體之電性與磁性研究
The Study of Mn added a-Si:H DMS on Electrical and Magnetic Properties
摘要
本研究利用磁控共濺鍍的方式製備非晶矽錳稀磁半導體材料。在鍍膜過程中通入氬氣或是氬氣與氫氣混合氣體作為工作氣氛，鍍製錳添加的非晶矽與氫化非晶矽薄膜。由量測結果可知氫化處理對試片導電率、載子濃度與磁性表現均顯著提升。磁性量測結果，錳添加氫化非晶矽試片呈現鐵磁性，以錳添加濃度10.5 at%氫化非晶矽試片的磁性表現最佳，且鐵磁性表現可維持至室溫(300 K)以上。在錳添加濃度高於15.5 at%的試片中，其鐵磁性可能來至於試片中的矽錳化合物、錳原子團簇等貢獻。依據電性與磁性量測的結果，推測本研究所製備之錳添加氫化非晶矽稀磁半導體其鐵磁性來源較符合磁性偏極子(BMP)模型的理論推測。 藉由低溫霍爾量測結果目前尚未觀察到明顯異常霍爾現象。可能是由於試片在低溫時接點材料與半導體材料介面不穩定。這又或是低溫時半導體材料本身的電阻值太高所造成的影響。且推測在此系統中載子受局域化，亦無法有效傳遞訊號。本研究也嘗試在試片中添加鋁或硼元素來加強試片導電性，但效果皆不理想。因此未來對於錳添加氫化非晶矽稀磁半導體的研究應思考如何提升試片載子濃度與遷移率。
參考文獻
Science 287, 1019 (2000)
J. Electrochem. Soc. 116, 77 (1969).
[3] H. Ohno, Science 281, 951 (1998).
[4] H. Ohno, J. Magn. Magn. Mater. 200, 110 (2000).
[5] Handbook of Magnetic Materials, K.H.J. Buschow et al.,