稀释磁性半导体Cd_(0.9)Mn_(0.1)Te晶体的退火改性.pdf

《稀释磁性半导体Cd_(0.9)Mn_(0.1)Te晶体的退火改性》 本文主要探讨了稀释磁性半导体Cd_(0.9)Mn_(0.1)Te晶体的退火改性，旨在通过退火处理优化晶体的性能，使其更接近理想化学计量比，提高结晶质量和电学特性。稀释磁性半导体是一种特殊的半导体材料，其中掺杂的磁性离子（如Mn）使材料具有磁性，同时保持半导体的电学特性，因此在自旋电子学等领域有着重要的应用。 文章首先介绍了利用缺陷化学原理近似计算Cd_(0.9)Mn_(0.1)Te晶体的点缺陷浓度。点缺陷是晶体中的结构不完整性，如空位、间隙原子等，它们对晶体的电学和光学性质有显著影响。作者通过计算找到了使晶体成分偏离理想化学计量比最小的退火条件，这是改善晶体性能的关键步骤。 实验部分，作者采用了两温区退火处理。在973K的温度下，用Cd气氛对Cd_(0.9)Mn_(0.1)Te晶体进行了140小时的退火。退火过程可以修复晶体中的缺陷，促进原子的重新排列，从而提高结晶质量。实验结果显示，经过退火处理后，晶片(I11)面的X射线回摆曲线的半高全宽（FWHM）由168.8降低至108，这表明晶体的晶格对称性和均匀性得到显著提升。 此外，退火还显著提高了晶体的红外透过率，从退火前的48%提升至64%，接近理论最大值，这说明退火有助于减少吸收和散射中心，提高光传输效率。同时，晶体的电阻率也由2.643 × 10^(-5) Ω·cm增加到4.49 × 10^(-5) Ω·cm，这意味着其电阻性能有所改善，这可能是由于退火过程中Cd空位的补偿，使得电子迁移率提高。 综上所述，对生长态的Cd_(0.9)Mn_(0.1)Te晶体进行适当的退火处理，能够有效地提高晶体的结晶质量，减少点缺陷，调整晶体的化学组成，从而优化其磁性和电学性能。这项研究对于理解和改进稀释磁性半导体的制备工艺，以及在实际应用中的器件性能具有重要的指导意义。退火作为半导体材料处理的一种关键技术，其在优化材料性能方面的重要性在此得到了充分展示。