上海光源软X射线谱学显微线站和硬X射线吸收谱学站用户在稀磁半导体量子体系的研究中取得新进展

2014/03/14 | 【 【打印】【关闭】 | 访问次数:

稀磁半导体具有奇异的光、电和磁特性,在未来的量子计算机及自旋电子学器件中有着广泛应用前景。稀磁半导体体系的磁性决定于磁性离子之间的磁相互作用,如何对这一磁相互作用进行调控是当前稀磁半导体研究领域的核心问题。

近期,中国科学技术大学韦世强教授课题组在稀磁半导体量子点的磁性操纵方面取得了重要进展。针对磁性离子间固有的反铁磁相互作用抑制了稀磁半导体量子点磁性可调这一科学难点问题,他们首次从理论上提出可以通过形成量子点核壳结构来调控掺杂磁性离子能级在带隙间的相对位置,进而操纵磁相互作用的方法。在实验中,他们在5nm直径的Co掺杂ZnO量子点外面包覆一层0.5 nm厚的半导体材料ZnS或Ag2S壳层以后,成功地将Co离子之间的反铁磁相互作用转变成铁磁相互作用。在上海光源BL08U1-A和BL14W1实验站,研究人员获得的软、硬X射线吸收谱学实验结果,印证了包覆ZnS或Ag2S壳层引起的Co3d能级在ZnO带隙间位置的改变是导致ZnO量子点中掺杂Co离子间磁性相互作用转变的微观原因。该研究成果以“Realizing Ferromagnetic Coupling in Diluted Magnetic Semiconductor Quantum Dots”为题发表于美国化学会的J. Am. Chem. Soc.(2014, 136, 1150-1155)。(物理与环境部 供稿)

(A)样品的Co L2,3XAS (B)样品的O KXAS (C)样品的Co K边径向结构和k2χ(k)函数

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