專利名稱：一種(In，Mn)As納米線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高M(jìn)n含量的(In，Mn)As納米線技術(shù)，特別是一種(In，Mn)AS納米線及其制備方法。
背景技術(shù)：
磁性半導(dǎo)體材料在同一材料中將電子的自旋輸運(yùn)特性與半導(dǎo)體特性相結(jié)合，是一類具有自旋極化的半導(dǎo)體材料。在眾多磁性半導(dǎo)體材料中，外延生長(zhǎng)于GaAs(OOl)單晶襯底表面的(IrvxMnx) As (χ彡0. 12，χ為原子比)稀磁半導(dǎo)體薄膜由于多次被報(bào)道具有室溫鐵磁性，而成為理論和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家共同關(guān)注的材料。由于(IrvxMnx) As12)薄膜與 GaAs(OOl)襯底之間存在著較大的晶格失配度，因此，為了得到連續(xù)外延單晶薄膜，需要以較低的生長(zhǎng)溫度來(lái)抑制由于晶格失配帶來(lái)的壓應(yīng)力而引起的三維生長(zhǎng)模式。較低的生長(zhǎng)溫度(通常不高于300°C )及較高的Mn含量(0. 08彡χ彡0. 12，相對(duì)高于GaMnAs材料中的 Mn含量)，帶來(lái)了(In，Mn)AS薄膜中的大量缺陷。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在低溫下，進(jìn)一步提高M(jìn)n的含量(χ > 0. 12)，將導(dǎo)致(In，Mn) As薄膜成為多晶狀態(tài)。而由于Mn是(In，Mn) As材料中自旋的來(lái)源，之前的報(bào)道指出將(In，Mn)As生長(zhǎng)成GaAs(OOl)表面的量子點(diǎn)(納米點(diǎn))能夠有效提高M(jìn)n的含量(χ > 0. 12)。在GaAs (001)單晶襯底表面得到(In，Mn) As納米點(diǎn)的方法在于提高材料的生長(zhǎng)溫度，從(In，Mn)As薄膜的生長(zhǎng)溫度O00-300°C )提高至380°C。研究已經(jīng)證實(shí)， 在GaAs(OOl)單晶襯底上，(In，Mn)As納米點(diǎn)在應(yīng)力作用下的異質(zhì)外延生長(zhǎng)模式屬于 Stranski-Krastanov(S-K)模式。系統(tǒng)的研究已表明，在S-K模式下，提高外延生長(zhǎng)的溫度，可以增加沉積原子在襯底表面的遷移率；再通過(guò)成分控制異質(zhì)外延的晶格失配度，則有機(jī)會(huì)由納米點(diǎn)發(fā)生形狀轉(zhuǎn)變得到納米線。在Si (001)單晶表面生長(zhǎng)的Ag納米線以及在 Ge(OOl)單晶表面生長(zhǎng)的!^e13Ge58納米線便是該生長(zhǎng)模式得到納米線的典型例子。而在已有的關(guān)于(In，Mn) As/GaAs (001)異質(zhì)外延體系的研究中，或者將生長(zhǎng)溫度控制在200-300°C 的范圍得到二維薄膜，或者將生長(zhǎng)溫度提升至380°C得到納米點(diǎn)，沒(méi)有得到(In，Mn)AS納米線的發(fā)明報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用應(yīng)力作用下異質(zhì)外延生長(zhǎng)過(guò)程中的S-K生長(zhǎng)模式，得到外延且橫躺于GaAs (001)單晶表面的(In，Mn) As鐵磁半導(dǎo)體納米線，應(yīng)用旋電子學(xué)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種(111^1^8納米線，納米線沿[110]0^5晶向排列，其外延生長(zhǎng)于GaAs(OOl)單晶襯底上，橫躺與GaAs(OOl)單晶表面。一種(In，Mn) As納米線的制備方法，包括以下步驟(1)完成分子束外延設(shè)備/系統(tǒng)的各項(xiàng)生長(zhǎng)準(zhǔn)備程序確認(rèn)系統(tǒng)中安裝有In、Mn、 Ga、As源；在超凈間將GaAs (001)單晶襯底切割并用h粘附于樣品臺(tái)上；在進(jìn)出腔中對(duì)于襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去水氣烘烤，在緩沖腔中對(duì)于襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤；用
3液氮冷卻生長(zhǎng)腔，以提高背景真空度；(2)在生長(zhǎng)腔中外延生長(zhǎng)GaAs (001)高溫緩沖層，以提高異質(zhì)生長(zhǎng)的界面質(zhì)量；然后降溫至設(shè)定生長(zhǎng)溫度，生長(zhǎng)InAs浸潤(rùn)層，隨后在該生長(zhǎng)溫度采用間歇式沉積的方法生長(zhǎng) (In，Mn) As 納米線；(3)沉積結(jié)束后將襯底溫度降溫，將樣品連同樣品臺(tái)自緩沖腔和進(jìn)出腔取出，并從樣品臺(tái)上取下。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)Ini_xMnxAS(0.3<X<0.5)為外延生長(zhǎng)且橫躺于GaAs(OOl)單晶表面的納米線，保持GaAs (001)單晶的閃鋅礦結(jié)構(gòu)，自發(fā)沿[ilO]GaAs 晶向排列，因而具有沿著[ilO]GaAs方向的磁各向異性；所發(fā)明的(In，Mn)As納米線制備方法，利用分子束外延技術(shù)與設(shè)備，以GaAs(OOl)單晶為襯底，提高生長(zhǎng)溫度至440-560°C，提高M(jìn)n在In、Mn元素中的原子百分含量至30-50%，并采用間隙式生長(zhǎng)方式，實(shí)現(xiàn)了 S-K生長(zhǎng)模式中納米線的生長(zhǎng)，得到了外延且橫躺于GaAs(OOl)單晶表面、具有單軸各向異性的 (In，Mn) As 納米線。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是利用本發(fā)明的制備方法得到的^vxMnxAsAiaAs(OOl)的原子力顯微鏡 (AFM)表面形貌圖。圖2是在不同生長(zhǎng)溫度下得到的Ina56Mna44As納米結(jié)構(gòu)的AFM表面形貌圖。圖3 是在 500°C 生長(zhǎng)得到的 Inl-xMnxAs(x = 0. 22，0. 33，0. 44)的 χ 射線衍射 (XRD)結(jié)果。圖4是在500°C生長(zhǎng)得到的56MnO. 44As納米線橫截面透射電鏡(TEM)照片。圖5是在500°C生長(zhǎng)得到的hO. 56MnO. 44As納米線的熱磁曲線和磁滯回線(插圖)，分別沿納米線自發(fā)排列方向和垂直方向測(cè)量。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明(In，Mn) As納米線及其制備方法，與(In，Mn) As/GaAs (OOl)薄膜生長(zhǎng)技術(shù)中通過(guò)低溫O00-300°C )抑制晶格失配應(yīng)力帶來(lái)的S-K三維生長(zhǎng)模式相反，與(In，Mn)AS/ GaAs(OOl)納米點(diǎn)生長(zhǎng)過(guò)程中將溫度控制在380°C附近不同，本發(fā)明中通過(guò)提高(In，Mn)AS 在GaAs(OOl)單晶表面的生長(zhǎng)溫度G40-560°C )，提高沉積原子在GaAs (OOl)表面的遷移能力，同時(shí)本發(fā)明中通過(guò)提高(IrvxMnx)As中Mn的原子含量至χ彡0.5，使得(In，Mn)AS在生長(zhǎng)過(guò)程中滿足了納米線形成對(duì)于晶格失配度和原子表面遷移率等要求，從而得到外延生長(zhǎng)且橫躺于GaAs (OOl)表面并有一定晶向?qū)?yīng)關(guān)系的(In，Mn) As納米線。即利用分子束外延技術(shù)生長(zhǎng)于GaAs (OOl)單晶襯底表面，首先在襯底表面生長(zhǎng)GaAs高溫緩沖層，然后降溫至設(shè)定生長(zhǎng)溫度到560°C )，生長(zhǎng)1-1. 5個(gè)分子層的InAs浸潤(rùn)層，隨后以間歇式生長(zhǎng)方式沉積高M(jìn)n濃度的(In，Mn)AS，即每沉積10-20秒，間歇1_3分鐘，通過(guò)控制生長(zhǎng)溫
度、Mn的濃度等，得到(In，Mn)As納米線，該納米線沿[ 10]GaAs晶向排列，其外延生長(zhǎng)于
GaAs(OOl)單晶襯底上，橫躺與GaAs(OOl)單晶表面。具有沿著排列方向即[ 10]GaAs晶向的磁各向異性，即以該方向?yàn)橐状呕较?。Mn在h、Mn總含量中原子百分比高達(dá)30-50 %， 即在IrvxMnxAs表示方法中，0. 30彡χ彡0. 50。本發(fā)明所得(In，Mn)As納米線的形貌受到生長(zhǎng)條件的影響。圖1說(shuō)明了 Mn的濃度對(duì)于沉積樣品形貌的影響。圖1是利用本發(fā)明的制備方法得到的MhMnxAsAiaAs(OOl) 的原子力顯微鏡(AFM)表面形貌圖，其中(a) :x = 0，(b) :χ = 0. 11, (c) :x = 0. 22，(d) :x =0. 33。樣品的累計(jì)沉積時(shí)間為40秒，生長(zhǎng)溫度為500°C，已注明上述AFM圖像中掃描范圍及晶向?qū)?yīng)關(guān)系。(a)為生長(zhǎng)于GaAs (001)單晶襯底表面的InAs半導(dǎo)體量子點(diǎn)。圖1 (b)、 (c)、(d)三幅原子力顯微鏡(AFM)圖像的比較指出在同一溫度下(500°C)下，越高的Mn濃度越有利于得到形態(tài)完好的納米線結(jié)構(gòu)。圖2是在不同生長(zhǎng)溫度下得到的Ina56Mna44As納米結(jié)構(gòu)的AFM表面形貌圖。其中生長(zhǎng)溫度分別為(a)400°C、(b)450°C、(c)500°C、(d)550°C， 樣品的累計(jì)沉積時(shí)間為40秒(a-c)和80秒(d)，掃描范圍及晶向?qū)?yīng)關(guān)系如圖注。比較了不同溫度下得到的ha56M%44AS納米結(jié)構(gòu)的AFM測(cè)量結(jié)果。顯然在400°C時(shí)，盡管Mn的濃度高達(dá)χ = 0.44，Ina56Mna44As納米結(jié)構(gòu)仍然以納米點(diǎn)的形式出現(xiàn)，且顆粒尺寸較大，相互間隔明顯，如圖2(a)所示。而當(dāng)溫度升高至450°C以上時(shí)，自發(fā)向[ilO]GaAs方向排列成納米線結(jié)構(gòu)。與450°C時(shí)得到的納米線相比(圖2(b))，500°C時(shí)得到的納米線具有更好的形狀與更高的平均長(zhǎng)寬比(圖2(c))。更高的溫度(550°C及以上)顯然能夠進(jìn)一步提高納米線的長(zhǎng)寬比，但是溫度提高會(huì)帶來(lái)材料本身的不穩(wěn)定，甚至相分離(圖2(d))。在高M(jìn)n濃度下，MnAs納米形核或納米團(tuán)簇在材料中不可避免。圖3表明當(dāng)Mn 的濃度大于等于0. 33時(shí)，XRD分析可以探測(cè)出材料中MnAs形核或團(tuán)簇的存在。圖4中的 Ina56Mna44As納米線橫截面高分辨透射電鏡(TEM)照片進(jìn)一步證實(shí)在納米線的外表面，存在著由于高M(jìn)n含量導(dǎo)致的缺陷及團(tuán)簇。盡管有缺陷的存在，高M(jìn)n含量仍然是在GaAs (001)晶面表面形成(In，Mn) As納米線的必要條件之一。而且高M(jìn)n含量及高生長(zhǎng)溫度也對(duì)于形成的(In，Mn)As納米線的磁性具有重要影響。圖5中的熱磁曲線和磁滯回線測(cè)量結(jié)果表明，在圖2(c)、圖4中表征的 Ina56Mna44As納米線具有室溫以上的鐵磁性及磁各向異性，其中[〖10]GaAs為材料的易軸。綜上，

通過(guò)生長(zhǎng)溫度、Mn的濃度等生長(zhǎng)條件的有效控制，能夠得到高長(zhǎng)寬比、單軸磁各向異性明顯的(In，Mn)As納米線材料。本發(fā)明(In，Mn)As納米線的制備方法，包括以下步驟首先，完成MBE設(shè)備的各項(xiàng)生長(zhǎng)準(zhǔn)備程序確認(rèn)系統(tǒng)中安裝有h、Mn、Ga、AS源；在超凈間將GaAs(OOl)單晶襯底切割并用化粘附于樣品臺(tái)上；在進(jìn)出腔中對(duì)于襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去水氣烘烤，在緩沖腔中對(duì)于襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤；用液氮冷卻生長(zhǎng)腔，以提高背景真空度至5X10_1(lTorr以下。然后，在生長(zhǎng)腔中將生長(zhǎng)溫度提升至GaAs (001)單晶去氧化溫度以上20°C，外延生長(zhǎng)200nm及以上厚度的GaAs高溫緩沖層，以提高異質(zhì)生長(zhǎng)的界面質(zhì)量；將溫度降低至設(shè)定的生長(zhǎng)溫度G40-560°C )，首先外延生長(zhǎng)1-1. 5個(gè)分子層的InAs作為浸潤(rùn)層；然后通過(guò) In、Mn源的溫度來(lái)控制生長(zhǎng)腔體In、Mn的流量比，控制Mn的流量比占兩者總量的30%到 50% ；在同樣溫度采用間歇式沉積的方法生長(zhǎng)(In，Mn)As，每沉積10-20秒間歇1_3分鐘， 累計(jì)的沉積時(shí)間不超過(guò)160秒。最后，沉積結(jié)束后將襯底溫度降至300°C，在生長(zhǎng)腔真空度降至5X ΙΟ,Τοπ·以下后，將樣品連同樣品臺(tái)自緩沖腔和進(jìn)出腔取出，并從樣品臺(tái)上取下。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種(In，Mn) As納米線及其制備方法做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例11、首先確認(rèn)MBE系統(tǒng)中至少分別裝有高純Mn源、h源、Ga源、As源(純度高于 99.999%)。完成MBE設(shè)備的各項(xiàng)生長(zhǎng)準(zhǔn)備程序?qū)⒊瑑糸g中將GaAs(OOl)單晶襯底按照需求切割并用熔融的化粘附于樣品臺(tái)上；將襯底連同樣品臺(tái)置入進(jìn)出腔，并對(duì)襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去水氣烘烤；將襯底連同樣品臺(tái)轉(zhuǎn)移至緩沖腔，并對(duì)襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤；用液氮冷卻生長(zhǎng)腔，以提高背景真空度至2X IO-iciTorr以下。2、將襯底連同樣品臺(tái)轉(zhuǎn)移至生長(zhǎng)腔，將生長(zhǎng)溫度提升至GaAs(OOl)單晶襯底去氧化溫度以上20°C，外延生長(zhǎng)500nm的GaAs高溫緩沖層；將生長(zhǎng)溫度降至500°C，首先外延生長(zhǎng)1. 2個(gè)分子層的InAs作為浸潤(rùn)層；然后通過(guò)控制h源、Mn源的溫度控制Mn的流量占兩者總和的比例，使得Mn的濃度在0. 33 ；在500°C采用間歇式沉積的方法生長(zhǎng)(In，Mn)AS，每沉積10秒間歇3分鐘，累計(jì)的沉積時(shí)間為40秒。4、沉積結(jié)束后將襯底溫度降至300°C，在生長(zhǎng)腔真空度降至ΖΧΙΟ,Τοπ·，將樣品連同樣品臺(tái)自緩沖腔和進(jìn)出腔取出，并從樣品臺(tái)上取下。5、利用AFM對(duì)樣品的形貌進(jìn)行表征，證實(shí)得到納米線結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖1(d)所示。實(shí)施例21、首先確認(rèn)MBE系統(tǒng)中至少分別裝有高純Mn源、h源、Ga源、As源(純度高于 99.999%)。完成MBE設(shè)備的各項(xiàng)生長(zhǎng)準(zhǔn)備程序?qū)⒊瑑糸g中將GaAs(OOl)單晶襯底按照需求切割并用熔融的化粘附于樣品臺(tái)上；將襯底連同樣品臺(tái)置入進(jìn)出腔，并對(duì)襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去水氣烘烤；將襯底連同樣品臺(tái)轉(zhuǎn)移至緩沖腔，并對(duì)襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤；用液氮冷卻生長(zhǎng)腔，以提高背景真空度至5X IO-iciTorr以下。2、將襯底連同樣品臺(tái)轉(zhuǎn)移至生長(zhǎng)腔，將生長(zhǎng)溫度提升至GaAs(OOl)單晶襯底去氧化溫度以上20°C，外延生長(zhǎng)200nm的GaAs高溫緩沖層；將生長(zhǎng)溫度降至450°C，首先外延生長(zhǎng)1. 5個(gè)分子層的^As作為浸潤(rùn)層；然后通過(guò)控制h源、Mn源的溫度控制Mn的流量占兩者總和的比例，使得Mn的濃度在0. 44 ；在450°C采用間歇式沉積的方法生長(zhǎng)(In，Mn)AS，每沉積10秒間歇2分鐘，累計(jì)的沉積時(shí)間為40秒。3、沉積結(jié)束后將襯底溫度降至300°C，在生長(zhǎng)腔真空度降至δΧΙΟ,Τοπ·，將樣品連同樣品臺(tái)自緩沖腔和進(jìn)出腔取出，并從樣品臺(tái)上取下。4、利用AFM對(duì)樣品的形貌進(jìn)行表征，結(jié)果如圖2(b)所示，證實(shí)得到納米線結(jié)構(gòu)；利用XRD對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果如圖3所示。實(shí)施例31、首先確認(rèn)MBE系統(tǒng)中至少分別裝有高純Mn源、h源、Ga源、As源(純度高于 99.999%)。完成MBE設(shè)備的各項(xiàng)生長(zhǎng)準(zhǔn)備程序?qū)⒊瑑糸g中將GaAs(OOl)單晶襯底按照需求切割并用熔融的化粘附于樣品臺(tái)上；將襯底連同樣品臺(tái)置入進(jìn)出腔，并對(duì)襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去水氣烘烤；將襯底連同樣品臺(tái)轉(zhuǎn)移至緩沖腔，并對(duì)襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤；用液氮冷卻生長(zhǎng)腔，以提高背景真空度至IXlO-ltlT0rr以下。2、將襯底連同樣品臺(tái)轉(zhuǎn)移至生長(zhǎng)腔，將生長(zhǎng)溫度提升至GaAs(OOl)單晶襯底去氧化溫度以上20°C，外延生長(zhǎng)250nm的GaAs高溫緩沖層；將生長(zhǎng)溫度降至500°C，首先外延生長(zhǎng)1個(gè)分子層的InAs作為浸潤(rùn)層；然后通過(guò)控制h源、Mn源的溫度控制Mn的流量占兩者總和的比例，使得Mn的濃度在0. 44 ；在500°C采用間歇式沉積的方法生長(zhǎng)(In，Mn)AS，每沉積10秒間歇3分鐘，累計(jì)的沉積時(shí)間為40秒。3、沉積結(jié)束后將襯底溫度降至300°C，在生長(zhǎng)腔真空度降至ΖΧΙΟ,Τοπ·，將樣品連同樣品臺(tái)自緩沖腔和進(jìn)出腔取出，并從樣品臺(tái)上取下。4、利用AFM對(duì)樣品的形貌進(jìn)行表征，結(jié)果如圖2 (c)所示；利用XRD對(duì)樣品結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果如圖3所示；利用HRTEM對(duì)于納米線的橫截面進(jìn)行表征，結(jié)果如圖4所示；利用超導(dǎo)量子相干磁性測(cè)量?jī)x對(duì)于樣品的熱磁性能和磁滯回線進(jìn)行表征，結(jié)果如圖5所示。實(shí)施例41、首先確認(rèn)MBE系統(tǒng)中至少分別裝有高純Mn源、h源、Ga源、As源(純度高于 99.999%)。完成MBE設(shè)備的各項(xiàng)生長(zhǎng)準(zhǔn)備程序?qū)⒊瑑糸g中將GaAs (001)單晶襯底按照需求切割并用熔融的化粘附于樣品臺(tái)上；將襯底連同樣品臺(tái)置入進(jìn)出腔，并對(duì)襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去水氣烘烤；將襯底連同樣品臺(tái)轉(zhuǎn)移至緩沖腔，并對(duì)襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤；用液氮冷卻生長(zhǎng)腔，以提高背景真空度至2X IO-iciTorr以下。2、將襯底連同樣品臺(tái)轉(zhuǎn)移至生長(zhǎng)腔，將生長(zhǎng)溫度提升至GaAs(OOl)單晶襯底去氧化溫度以上20°C，外延生長(zhǎng)400nm的GaAs高溫緩沖層；將生長(zhǎng)溫度降至550°C，首先外延生長(zhǎng)1個(gè)分子層的InAs作為浸潤(rùn)層；然后通過(guò)控制h源、Mn源的溫度控制Mn的流量占兩者總和的比例，使得Mn的濃度在0. 44 ；在550°C采用間歇式沉積的方法生長(zhǎng)(In，Mn)AS，每沉積20秒間歇3分鐘，累計(jì)的沉積時(shí)間為80秒。3、沉積結(jié)束后將襯底溫度降至300°C，在生長(zhǎng)腔真空度降至ΖΧΙΟ,Τοπ·，將樣品連同樣品臺(tái)自緩沖腔和進(jìn)出腔取出，并從樣品臺(tái)上取下。4、利用AFM對(duì)樣品的形貌進(jìn)行表征，結(jié)果如圖2 (d)所示。
權(quán)利要求
1.一種(In，Mn)As納米線，其特征在于納米線沿[ilO]GaAs晶向排列，其外延生長(zhǎng)于 GaAs(OOl)單晶襯底上，橫躺與GaAs(OOl)單晶表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(In，Mn)As納米線，其特征在于具有沿著排列方向即 [l_10]GaAs晶向的磁各向異性，即以該方向?yàn)橐状呕较颉?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(In，Mn)As納米線，其特征在于Mn在In、Mn總含量中原子百分比高達(dá)30-50%，即在IrvxMnxAs表示方法中，0. 30彡χ彡0. 50。
4.一種(In，Mn)As納米線的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)完成分子束外延設(shè)備/系統(tǒng)的各項(xiàng)生長(zhǎng)準(zhǔn)備程序確認(rèn)系統(tǒng)中安裝有In、Mn、Ga、 As源；在超凈間將GaAs (001)單晶襯底切割并用化粘附于樣品臺(tái)上；在進(jìn)出腔中對(duì)于襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去水氣烘烤，在緩沖腔中對(duì)于襯底及樣品臺(tái)進(jìn)行去有機(jī)雜質(zhì)的烘烤；用液氮冷卻生長(zhǎng)腔，以提高背景真空度；(2)在生長(zhǎng)腔中外延生長(zhǎng)GaAs(001)高溫緩沖層，以提高異質(zhì)生長(zhǎng)的界面質(zhì)量；然后降溫至設(shè)定生長(zhǎng)溫度，生長(zhǎng)InAs浸潤(rùn)層，隨后在該生長(zhǎng)溫度采用間歇式沉積的方法生長(zhǎng)(In， Mn) As納米線；(3)沉積結(jié)束后將襯底溫度降溫，將樣品連同樣品臺(tái)自緩沖腔和進(jìn)出腔取出，并從樣品臺(tái)上取下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的(In，Mn)As納米線的制備方法，其特征在于步驟O)中外延生長(zhǎng)的GaAs(OOl)高溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為GaAs(OOl)單晶去氧化溫度以上20°C，厚度為 200nm以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的(In，Mn)As納米線的制備方法，其特征在于步驟(2)中InAs 浸潤(rùn)層和(In，Mn) As納米線的設(shè)定生長(zhǎng)溫度為440-560°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的(In，Mn)As納米線的制備方法，其特征在于步驟O)中hAs 浸潤(rùn)層的厚度為1-1. 5個(gè)分子層。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的(In，Mn)As納米線的制備方法，其特征在于步驟O)中間歇式沉積的方法為每沉積10-20秒間歇1-3分鐘，累計(jì)的沉積時(shí)間不超過(guò)160秒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種(In，Mn)As納米線及其制備方法，納米線沿晶向排列，其外延生長(zhǎng)于GaAs(001)單晶襯底上，橫躺與GaAs(001)單晶表面。In1-xMnxAs(0.3≤x≤0.5)為外延生長(zhǎng)且橫躺于GaAs(001)單晶表面的納米線，保持GaAs(001)單晶的閃鋅礦結(jié)構(gòu)，自發(fā)沿晶向排列，因而具有沿著方向的磁各向異性；所發(fā)明的(In，Mn)As納米線制備方法，利用分子束外延技術(shù)與設(shè)備，以GaAs(001)單晶為襯底，提高M(jìn)n在In、Mn元素中的原子百分含量至30-50％，并采用間隙式生長(zhǎng)方式，得到了外延且橫躺于GaAs(001)單晶表面、具有單軸各向異性的(In，Mn)As納米線。
文檔編號(hào)C30B29/62GK102477582SQ201010565058
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者徐鋒, 李永勝, 杜宇雷, 陳 光 申請(qǐng)人:無(wú)錫南理工科技發(fā)展有限公司