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宽禁带半导体ZnO、GaN及其相关材料微结构调控与性能的研究.pdf 140页
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山东大学博士学位论文
在不同的C／Ga比例情况下制各的Mn／C共掺杂氮化镓材料具有不同的形貌。通
过XPS分析了样品中Mn和C元素的含量及成键状态，证明了Mn和C成功掺
入了氮化镓晶格。室温磁性的研究表明，Mn／C共掺杂的氮化镓纳米材料比单纯
Mn掺杂的氮化镓材料的饱和磁化强度高大约40倍，并且样品的饱和磁化强度
随着C／Ga比例的升高而稳步增加。这提供了一种通过调节初始原料中C／Ga比
例，对氮化镓的形貌及其铁磁性质进行控制的方法。结合密度泛函理论计算，研
究了Mn原子和C原子在氮化镓晶格内的占据位置，并且讨论了Mn／C共掺氮化
镓体系的磁性。计算结果表明Mn和C共同掺入氮化镓晶格时，Mn优先占据
Ga的位置，C优先占据N的位置，并且当Mn和C共同掺入氮化镓晶格时，能
够大大提高Mn原子的掺入量。磁性方面，C的共掺杂能大大提高体系的铁磁性，
并有效抑制向反铁磁态的转变。
在第六章中，采用碳热法制备了Fe、Ni掺杂的氮化镓纳米材料。研究了其
不同组分下制备的样品的结构、形貌以及磁学性质。我们发现通过改变初始原料
中C的比例，样品的形貌会相应改变。同时，样品的磁性也会相应的变化。
在第七章，对本论文的工作进行了总结，并对现有研究工作存在的问题进
行了分析与讨论。同时，针对目前的工作存在的问题，对未来的研究工作进行了
规划与展望。
总之，半导体材料，特别是宽禁带半导体材料对人类未来的发展和科学水
平的提高具有非常重要的意义。在本论文中，我们通过研究ZnO和GaN基系列
材料制备过程——微观结构——材料性能之间的关系，实现了对ZnO和GaN基
系列材料的微结构与性能的调控，探索了材料制各过程中性能——结构——过程
之间的基本规律，这对于改善和提高ZnO和GaN材料的性能以及实现材料的规
模化应用具有非常重要的理论指导意义。
关键词：宽禁带半导体，氧化锌，氮化镓，微结构调控
ZnO&GaNWide
Band··gap
MicrostructureModulationand
Characterization
ofmaterialscienceisa
development
thethousand
history,weexperiencedAnthropolithicAge，BronzeAge
haveenteredtheInformationbasedonsemiconductor
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MgO属于宽禁带半导体吗
asH57281陡内
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在半导体工业中,人们习惯地把锗(Ge)、硅(Si)为代表的元素半导体材料称为第一代半导体材料,把砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表的化合物半导体材料称为第二代半导体材料,而把氮化镓(GaN) 、碳化硅(SiC)、氧化锌（ZnO）为代表的半导体材料称为第三代半导体材料.由于这些材料的禁带宽度较Si、GaAs等材料更宽,因而它们一般具有更高的击穿电场、热导率、电子饱和速率及更高的抗辐射能力,因而更适合于制作高温、高频及大功率器件,故称这类材料为宽禁带半导体材料(WBG)（通常指禁带宽度大于2 .2电子伏特的半导体材料）,也称高温半导体材料.
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