اثر آلایش عناصر واسطه روی خواص نانولایه های نیمرسانا با گاف نواری بزرگ

امروزه مواد نیمرسانای مغناطیسی رقیق بعلت قابلیت کاربرد گسترده آنها در صنعت اسپینترونیک مورد توجه محققین قرار گرفته است و مطالعات تجربی و تئوری زیادی روی این مواد در حال انجام می باشد. در اسپینـترونیک علاوه بر خـواص بار الکـتریکی از خاصیـت اسپیـنی حاملها نیز استفاده می گردد. به دلیل توجه به این ویژگیها، آلایش گروهی از مواد نیمرساناها نظیر ترکیبات گروه iii-iv و ii-vi با اتمهای مغناطیسی مورد توجه قرار گرفته است. به منظور کاربردی شدن این مواد در صنایع اسپینترونیک تلاش می شود که با انتخاب ماده میزبان مناسب و آلایش آن با عناصر واسطه، دمای کوری این ترکیبات به دمای اتاق یا بالاتر افزایش یابد. در این رساله نیمرسانای اکسید روی که دارای گاف نواری پهن است بعنوان ماده میزبان به روش سل- ژل رشد و با عناصر واسطه نظیر آهن، کبالت، منگنز و نیکل آلایش داده شد. با استفاده از این روش لایه های نازک اکسید روی و آلایش یافته تا حدود پنـج درصـد با عنـاصر واسـطه و ضخامتهای در حدود 100 تا 300 نانومتر تهیه گردیده اند. سپس اثر پارامترهای مختلف فیزیکی از قبیل میزان آلایش، ضخامت لایه، عملیات حرارتی و نوع حلال روی خواص ساختاری، اپتیکی و مغناطیسی این لایه ها مورد بررسی قرار گرفت. طیفهای xrd ثبت شده برای نمونه ها نشان داد که لایه های رشد داده شده همگی دارای ساختار هگزاگونال هستـند. مورفولوژی سطوح لایه ها توسط دستگاه afm مورد ارزیابی قرار گرفت. این اندازه گیری های نشان داد که این سطوح نسبتاً هموار می باشند. طیفهای تراگسیل ثبت شده برای نمونه های رشد داده شده نشان داد که شفافیت نمونه ها در ناحیه مرئی حدود 80 تا 90 درصد است. ضرایب شکست، خاموشی و عمق نفوذ نور در لایه ها با استفاده از روش کمینه کردن غیر مقید نقاط و برازش آن با روابط کوشی محاسبه شدند. خواص مغناطیسی نمونه ها نیز از طریق اندازه گیریهای mfm و ثبت حلقـه پسمـاند آنهـا در دمـای اتاق مورد مطـالعه قـرار گرفت. نتایج حاصل از این اندازه گیریها نشان داد که نمونه آلایش یافته با منگنز دارای خاصیت پارامغناطیسی و بقیه نمونه ها دارای خاصیت فرومغناطیسی هستند. همچنین تحرک پذیری حاملها در نیمرساناهای مغناطیسی رقیق در فاز پارامغناطیس با استفاده از مدل هایزنبرگ مورد بررسی نظری قرار گرفت.