搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Al掺杂ZnO薄膜的厚度对其结构及磁学性能的影响

岂云开 顾建军 刘力虎 张海峰 徐芹 孙会元

引用本文:
Citation:

Al掺杂ZnO薄膜的厚度对其结构及磁学性能的影响

岂云开, 顾建军, 刘力虎, 张海峰, 徐芹, 孙会元

Effects of thickness for Al doped ZnO thin films on their microstructure and magnetic properties

Gu Jian-Jun, Zhang Hai-Feng, Xu Qin, Liu Li-Hu, Sun Hui-Yuan, Qi Yun-Kai
PDF
导出引用
  • 采用直流磁控共溅的方法在玻璃基底上制备了不同厚度的Al掺杂ZnO薄膜,并在真空和空气中分别退火.利用X射线衍射仪(XRD)和物理性能测量仪(PPMS)对系列薄膜的结构和磁性进行了表征.XRD结果显示:随着膜厚的增加,晶粒尺寸逐渐增大,薄膜的内应力逐渐减小.在空气退火的薄膜样品中观察到了室温的铁磁性,薄膜的饱和磁化强度Ms 随着膜厚的增加而增大,而矫顽力Hc却随着膜厚的增加而减小.
    Al doped ZnO films of different thickness have been prepared on glass substrates by dc magnetron sputtering, these films were annealed in different atmosphere . The crystal structures were analyzed by x-ray diffraction (XRD), and the magnetic properties were measured by a Physical Properties Measurement System (PPMS) with the magnetic field paralleled to the films plane. The results indicate that with increase of the thickness, the crystallinity of the thin films gets better and the crystallites of the Al doped ZnO thin films increase gradually, whereas the internal stresses decreased. The results show the films annealed in air shows obvious room temperature ferromagnetism. With the increase of the film thickness the saturation magnetization is enhanced, and the coercivity is weakened.
    • 基金项目: 河北省自然科学基金 (批准号:A2009000254)、河北师范大学博士基金(批准号:L2006B10)、河北省新型薄膜材料重点实验室开放课题和河北民族师范学院2010年度项目(批准号:201004)资助的课题.
    [1]

    Dietl T, Ohno H, Matsukura F, Cibert J, Ferrand D 2000 Science 287 1019

    [2]

    Hsu H S, Huang J C A, Huang Y H, Liao Y F, Lin M Z, Lee C H, Lee J F, Chen S F, Lai L Y, Liu C P 2006 Appl. Phys. Lett. 88 242507

    [3]

    Liu X C, Shi E W, Chen Z Z, Zhang H W, Xiao B, Song L X 2006 Appl. Phys. Lett. 88 252503

    [4]

    Kane M H, Shalini K, Summers C J, Varatharajan R, Nause J, Vestal C R, Zhang Z J, Ferguson I T 2005 J. Appl. Phys. 97 023906

    [5]

    Liu L Q, Xiang B, Zhang X Z, Zhang Y, Yu D P 2006 Appl.Phys.Lett. 88 063104

    [6]

    Liu X X, Lin F T, Sun L L, Cheng W J, Ma X M, Shi W Z 2006 Appl. Phys. Lett. 88 062508

    [7]

    Herng T S, Lau S P, Yu S F, Yu S F, Yang H Y, Wang L, Tanemura M, Chen J S 2007 Appl. Phys. Lett. 90 032509

    [8]

    Karmakar D, Mandal S K, Kadam R M, Paulose P L, Rajarajan A K, Nath T K, Das A K, Dasgupta I, Das G P 2007 Phys. Rev. B 75 144404

    [9]

    Wolf S A, Awschalom D D, Buhrman R A, Daughton J M, von Molnar S, Roukes M L, Chtchelkanova A Y, Treger D M 2001 Science 294 1488

    [10]

    Lu Z L, Zou W Q, Ming X, Zhang F M 2010 Chin. Phys. B 19 056101

    [11]

    Liu X C, Zhang H W, Zhang T, Chen B, Chen Z, Song L,Shi E 2008 Chin. Phys. B 17 1371

    [12]

    Hou D L, Ye X J, Meng H J, Zhou H J, Li X L, Zhen C M, Tang G D 2007 Appl. Phys. Lett. 90 142502

    [13]

    Ma Y W, Ding J, Yi J B, Zhang H T, Ng C M 2009 J. Appl. Phys. 105 07C503

    [14]

    Qi Y K, Gu J J, Liu L H, Zhang H F, Xu Q, Sun H Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 057502 ( in Chinese) [岂云开、顾建军、刘力虎、张海峰、俆 芹、孙会元 2011 物理学报 〖15] Gu J J, Liu L H, Qi Y K, Xu Q, Zhang H F, Sun H Y 2011 J. Appl. Phys. 109 023902

    [15]

    Zhang Y B, Li S, Goh G K L, Tripathy S 2008 Appl. Phys. Lett. 93 102510

    [16]

    Lim W T, Lee C H 1999 Thin Solid Films 353 12

  • [1]

    Dietl T, Ohno H, Matsukura F, Cibert J, Ferrand D 2000 Science 287 1019

    [2]

    Hsu H S, Huang J C A, Huang Y H, Liao Y F, Lin M Z, Lee C H, Lee J F, Chen S F, Lai L Y, Liu C P 2006 Appl. Phys. Lett. 88 242507

    [3]

    Liu X C, Shi E W, Chen Z Z, Zhang H W, Xiao B, Song L X 2006 Appl. Phys. Lett. 88 252503

    [4]

    Kane M H, Shalini K, Summers C J, Varatharajan R, Nause J, Vestal C R, Zhang Z J, Ferguson I T 2005 J. Appl. Phys. 97 023906

    [5]

    Liu L Q, Xiang B, Zhang X Z, Zhang Y, Yu D P 2006 Appl.Phys.Lett. 88 063104

    [6]

    Liu X X, Lin F T, Sun L L, Cheng W J, Ma X M, Shi W Z 2006 Appl. Phys. Lett. 88 062508

    [7]

    Herng T S, Lau S P, Yu S F, Yu S F, Yang H Y, Wang L, Tanemura M, Chen J S 2007 Appl. Phys. Lett. 90 032509

    [8]

    Karmakar D, Mandal S K, Kadam R M, Paulose P L, Rajarajan A K, Nath T K, Das A K, Dasgupta I, Das G P 2007 Phys. Rev. B 75 144404

    [9]

    Wolf S A, Awschalom D D, Buhrman R A, Daughton J M, von Molnar S, Roukes M L, Chtchelkanova A Y, Treger D M 2001 Science 294 1488

    [10]

    Lu Z L, Zou W Q, Ming X, Zhang F M 2010 Chin. Phys. B 19 056101

    [11]

    Liu X C, Zhang H W, Zhang T, Chen B, Chen Z, Song L,Shi E 2008 Chin. Phys. B 17 1371

    [12]

    Hou D L, Ye X J, Meng H J, Zhou H J, Li X L, Zhen C M, Tang G D 2007 Appl. Phys. Lett. 90 142502

    [13]

    Ma Y W, Ding J, Yi J B, Zhang H T, Ng C M 2009 J. Appl. Phys. 105 07C503

    [14]

    Qi Y K, Gu J J, Liu L H, Zhang H F, Xu Q, Sun H Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 057502 ( in Chinese) [岂云开、顾建军、刘力虎、张海峰、俆 芹、孙会元 2011 物理学报 〖15] Gu J J, Liu L H, Qi Y K, Xu Q, Zhang H F, Sun H Y 2011 J. Appl. Phys. 109 023902

    [15]

    Zhang Y B, Li S, Goh G K L, Tripathy S 2008 Appl. Phys. Lett. 93 102510

    [16]

    Lim W T, Lee C H 1999 Thin Solid Films 353 12

  • [1] 李秀华, 张敏, 杨佳, 邢爽, 高悦, 李亚泽, 李思雨, 王崇杰. 薄膜厚度对射频磁控溅射${\boldsymbol{\beta}}$-Ga2O3薄膜光电性能的影响. 物理学报, 2022, 71(4): 048501. doi: 10.7498/aps.71.20211744
    [2] 李秀华, 张敏. 薄膜厚度对射频磁控溅射β-Ga2O3薄膜光电性能的影响*. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211744
    [3] 潘凤春, 徐佳楠, 杨花, 林雪玲, 陈焕铭. 非掺杂锐钛矿相TiO2铁磁性的第一性原理研究. 物理学报, 2017, 66(5): 056101. doi: 10.7498/aps.66.056101
    [4] 李佳, 房奇, 罗炳池, 周民杰, 李恺, 吴卫东. Be薄膜应力的X射线掠入射侧倾法分析. 物理学报, 2013, 62(14): 140701. doi: 10.7498/aps.62.140701
    [5] 郭子政, 胡旭波. 应力对铁磁薄膜磁滞损耗和矫顽力的影响. 物理学报, 2013, 62(5): 057501. doi: 10.7498/aps.62.057501
    [6] 李志文, 岂云开, 顾建军, 孙会元. 退火氛围对掺杂ZnO薄膜磁性的影响. 物理学报, 2012, 61(13): 137501. doi: 10.7498/aps.61.137501
    [7] 丁斌峰, 相凤华, 王立明, 王洪涛. He+辐照对Ga0.94Mn0.06As薄膜铁磁性的改善. 物理学报, 2012, 61(4): 046105. doi: 10.7498/aps.61.046105
    [8] 顾建军, 孙会元, 刘力虎, 岂云开, 徐芹. 结构相变对Fe掺杂TiO2薄膜室温铁磁性的影响. 物理学报, 2012, 61(1): 017501. doi: 10.7498/aps.61.017501
    [9] 肖振林, 史力斌. 利用第一性原理研究Ni掺杂ZnO铁磁性起源. 物理学报, 2011, 60(2): 027502. doi: 10.7498/aps.60.027502
    [10] 李明标, 张天羡, 史力斌. 氮掺杂(1120) ZnO 薄膜磁性质研究. 物理学报, 2011, 60(9): 097504. doi: 10.7498/aps.60.097504
    [11] 岂云开, 顾建军, 刘力虎, 张海峰, 徐芹, 孙会元. Al/ZnO/Al薄膜的结构与磁性分析. 物理学报, 2011, 60(5): 057502. doi: 10.7498/aps.60.057502
    [12] 王英龙, 张鹏程, 刘虹让, 刘保亭, 傅广生. 晶粒尺寸及衬底应力对铁电薄膜特性的影响. 物理学报, 2011, 60(7): 077702. doi: 10.7498/aps.60.077702
    [13] 林竹, 郭志友, 毕艳军, 董玉成. Cu掺杂的AlN铁磁性和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1917-1923. doi: 10.7498/aps.58.1917
    [14] 李荣斌. 掺杂CVD金刚石薄膜的应力分析. 物理学报, 2007, 56(6): 3428-3434. doi: 10.7498/aps.56.3428
    [15] 马丙现, 姚 宁, 贾 瑜, 杨仕娥, 鲁占灵, 樊志琴, 张兵临. 金刚石薄膜的结构特征对薄膜附着性能的影响. 物理学报, 2005, 54(6): 2853-2858. doi: 10.7498/aps.54.2853
    [16] 陶永梅, 蒋 青, 曹海霞. 用横场伊辛模型研究应力对铁电薄膜的热力学性质的影响. 物理学报, 2005, 54(1): 274-279. doi: 10.7498/aps.54.274
    [17] 孙贤开, 林碧霞, 朱俊杰, 张 杨, 傅竹西. LP-MOCVD异质外延ZnO薄膜中的应力及对缺陷的影响. 物理学报, 2005, 54(6): 2899-2903. doi: 10.7498/aps.54.2899
    [18] 徐波, 余庆选, 吴气虹, 廖源, 王冠中, 方容川. 应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究. 物理学报, 2004, 53(1): 204-209. doi: 10.7498/aps.53.204
    [19] 方志军, 夏义本, 王林军, 张伟丽, 马哲国, 张明龙. Al2O3陶瓷衬底碳离子预注入对金刚石薄膜应力的影响研究. 物理学报, 2003, 52(4): 1028-1033. doi: 10.7498/aps.52.1028
    [20] 张国勇, 张鹏翔. 测量高温超导YBCO薄膜厚度的一种新方法. 物理学报, 2001, 50(8): 1451-1455. doi: 10.7498/aps.50.1451
计量
  • 文章访问数:  8556
  • PDF下载量:  683
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-12-30
  • 修回日期:  2011-02-14
  • 刊出日期:  2011-03-05

/

返回文章
返回