让半导体实现更多电磁功能

"我们只是发现一种产生稀磁半导体的新方法。" 陈小龙说，"我们先从理论上发现这一方法，又从实验中证实，在宽禁带半导体中产生空位，不用往里掺东西，也能产生磁性。"

　　高质量的碳化硅单晶为研究宽禁带半导体磁性的起源提供了理想的材料体系。研究人员选取高质量、高纯度碳化硅单晶，对其分别进行不同剂量的中子辐照。拉曼图谱表明，辐照后晶片的晶型没有发生明显变化，但中子束对晶片造成了一定的损伤。随后，通过正电子湮没寿命谱对样品的缺陷种类和浓度进行了表征。辐照样品中的缺陷以硅碳双空位(VSiVC)为主，随着辐照剂量的增加，缺陷浓度逐渐增加。磁性测量表明，通过较低剂量的中子辐照即可在碳化硅中诱导出磁性，随着辐照剂量的增加，样品的磁性不断增强，最大辐照剂量的样品具有清晰的磁滞回线。缺陷浓度和饱和磁化强度对辐照剂量具有相同的依赖关系。

　　这清楚地表明，中子辐照产生的双空位导致了铁磁性。理论工作还表明，改变载流子的类型和浓度，由双空位引起的磁矩也可以形成反铁磁有序，相关的实验工作正在进行中。

　　"也就是说，通过中子辐照，可使宽禁带半导材料获得磁性。而且我们可以通过辐照时间、辐照量、中子能量大小等控制磁性强弱。"陈小龙说。