氧化鋅摻鈷室溫鐵磁性之電子結構及應用於發光二極體

Translated title of the thesis: Electron structure of room temperature ferromagnetism in Co doped ZnO and application for LED
  • 宋 昶毅

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

磁性半導體的磁性來源來自於磁性原子的直接交互作用,在稀磁性半導體中,磁性原子間的距離較遠,磁性難以來自於原子之間的直接交互作用,於是提出?多模型來解釋磁性的來源,主要的模型多數來自於載子做為媒介的交互作用,有雙交換交互作用(Double exchange)、RKKY 交互作用、束縛極化子模型(Bound Magnetic PolaronModel),然而在氧化鋅摻鈷系統裡面,雙交換交互作用來自於不同價數的原子,電子 會在不同原子間交換,鈷原子跟鋅原子皆為二價陽離子,而RKKY 交互作用存在於高載子濃度系統的半導體當中,以載子做為磁性原子電子的媒介交換磁性原子的訊號,但即使是低載子的氧化鋅摻鈷系統,仍然可以量到鐵磁性,於是束縛極化子模型成為 主要的模型, 認為氧化鋅摻雜過渡金屬的鐵磁性來源,來自於磁性原子的3d 軌域電子跟氧空缺的impurity band 形成混成軌域,也就是氧空缺必須臨近過渡金屬原子,而束縛的電子會將磁性的訊號仍被侷限在一定範圍,本實驗室希望利用硬X-ray 光電子解析能譜儀(Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy HAXPES)直接量測氧化鋅摻鈷的電子結構,證明氧化鋅摻鈷的鐵磁性,來自於鈷磁性原子的3d 軌域電子跟氧空缺的impurity band 形成混成軌域,進而確立這個模型,並推廣到所有金屬氧化物摻雜過渡金屬,同時應用到發光二極體當中,藉由氧化鋅摻鈷薄膜具有磁性和良導電的特性,在不影響電壓的情況下,產生些微磁阻的效應和利用能隙間距不一致產生的位能井,使得注入作用區的電子數目減少,解決載子濃度不平衡和高載子濃度導致的內部量子效益下降問題。
Date of Award2018 Aug 1
Original languageChinese
SupervisorJung-Chun Huang (Supervisor)

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氧化鋅摻鈷室溫鐵磁性之電子結構及應用於發光二極體
昶毅, 宋. (Author). 2018 Aug 1

Student thesis: Master's Thesis