C离子注入的AlN薄膜的铁磁性研究发表于《Appl. Phys. Lett.》
作为一种兼容半导体和磁学性质的新型功能材料，稀磁半导体（DMS）在半导体自旋电子学领域有着广阔
的应用前景。因此，寻找新的DMS一直是一项非常重要的课题。粒子束交叉应用实验室的博士生叶润应用慢正电子束湮没辐射多普勒展宽谱（DBAR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电谱（XPS）表征了C离子注入的AlN薄膜（AlN:C）的缺陷特性，结合第一性原理计算的缺陷形成能及局域磁矩研究了AlN:C的铁磁性来源。
本工作通过向AlN薄膜中注入C离子对其进行改性，注入的C离子剂量分别为5×1016 cm-2和 2×1017 cm-2。在两种AlN:C中都观测到了室温铁磁性。XRD和XPS表明注入的C离子替代了晶格中Al的位置以及占据了间隙位。XPS和DBAR显示AlN:C中存在大量的Al相关缺陷。第一性原理计算表明在6种包含C原子和Al空位的缺陷中，Ci-VAl缺陷复合体的形成能最小，同时有1 μB的磁矩。因此，AlN:C的室温铁磁性主要来源于Ci-VAl缺陷复合体。本工作阐明了非磁性离子注入的DMS中阳离子空位及注入的离子在铁磁性中的作用，为发展新的DMS提供了可行的路径。
该工作以“Room-temperature ferromagnetism in C+-implanted AlN films”为题，发表在应用物理类著名期刊《Appl. Phys. Lett.》上。
