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ZnO基稀磁半导体的铁磁性机理的综述报告
概述
稀磁半导体具有磁性和半导体特性的双重属性。在过去的几十年中，稀磁半导体的磁性机理引起了广泛的关注和研究。与传统的磁性材料不同，稀磁半导体的铁磁性是在杂质离子或缺陷附近形成的。本文综述了ZnO基稀磁半导体的铁磁性机理。
ZnO基稀磁半导体
ZnO是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料，具有广泛的应用前景。由于ZnO的晶体结构可以容纳多种杂质，因此可以通过掺杂来实现其磁性。掺杂的方式包括离子注入、化学气相沉积和溶胶凝胶等。目前，研究者主要使用过渡金属离子（如Mn、Co、Fe等）对ZnO进行掺杂。
铁磁性机理
在ZnO基稀磁半导体中，离子掺杂或缺陷可以导致电子局域化和自旋极化，从而形成铁磁性。离子掺杂后，它们可以代替Zn或O原子并形成杂质离子。在杂质离子的周围，形成了局域化的d或f电子，这些电子的自旋和轨道角动量相互作用导致自旋极化。另外，掺杂后还形成了非晶或微晶结构，其中电子的局域化和自旋极化更加明显。
对于缺陷，最常见的是氧空位和氮掺杂。氧空位可以作为缺陷中心，周围的离子产生变形，导致电子的局域化和自旋极化。氮掺杂可以在ZnO晶体中形成N-O键，这种键的局域化和自旋极化导致了铁磁性。
由于铁磁性的形成是与掺杂或缺陷相关的，因此可以通过控制掺杂或缺陷的浓度、类型和位置来调控ZnO的铁磁性。
应用前景
ZnO基稀磁半导体的铁磁性使其具有潜在的应用前景。例如，可以将其用作磁存储材料、传感器和磁光材料。此外，由于ZnO是一种廉价、丰富和环境友好的材料，因此ZnO基稀磁半导体在应用上具有优势。
结论
ZnO基稀磁半导体的铁磁性机理与掺杂和缺陷相关。它们可以导致电子的局域化和自旋极化，形成铁磁性。ZnO基稀磁半导体的铁磁性为其在磁性材料、传感器和磁光材料等方面应用提供了潜在的应用前景。