ZnO基稀磁半導(dǎo)體及其鐵磁性和反鐵磁性的性能研究的開題報告

ZnO基稀磁半導(dǎo)體及其鐵磁性和反鐵磁性的性能研究的開題報告一、研究背景及意義隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，磁存儲器件逐漸取代傳統(tǒng)存儲器件成為主流，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等領(lǐng)域具有極高的應(yīng)用價值。而稀磁半導(dǎo)體作為一種新型的磁性材料，由于其兼具半導(dǎo)體和磁性性質(zhì)，具有巨大的潛力成為高性能磁存儲器件的理想材料。ZnO作為一種早期的稀磁半導(dǎo)體材料，其特殊的物理、化學(xué)性能，使其具有廣泛的應(yīng)用價值。除了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域，ZnO基稀磁半導(dǎo)體還具有很好的鐵磁性和反鐵磁性，因此也被廣泛研究，用以開發(fā)新型的磁存儲材料。本研究旨在對ZnO基稀磁半導(dǎo)體的鐵磁性和反鐵磁性進(jìn)行深入的研究和探究，為其應(yīng)用于磁存儲器件領(lǐng)域提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。二、研究內(nèi)容和方案（一）研究內(nèi)容本研究將從以下幾個方面開展：1.ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料的制備及性能測試，包括晶體結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性質(zhì)、磁性等內(nèi)容。2.探究ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料的鐵磁性和反鐵磁性特性，并分析其物理機(jī)制。3.針對ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料的鐵磁性和反鐵磁性特性，設(shè)計(jì)并制備相應(yīng)的磁存儲器件，并進(jìn)行性能測試和優(yōu)化。（二）研究方案1.材料制備和測試制備采用化學(xué)合成和物理氣相沉積等方法，采用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、紫外可見光譜、X射線光電子能譜等手段對其晶體結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性質(zhì)、磁性等進(jìn)行測試。2.物理機(jī)制研究采用第一性原理計(jì)算方法，對ZnO基稀磁半導(dǎo)體的鐵磁性和反鐵磁性特性進(jìn)行理論分析，探究其物理機(jī)制。3.磁存儲器件制備和測試根據(jù)鐵磁性和反鐵磁性特性，設(shè)計(jì)并制備相應(yīng)的磁存儲器件，采用磁性測試、電性測試等手段對其性能進(jìn)行測試和優(yōu)化。三、預(yù)期成果和可行性分析（一）預(yù)期成果1.成功制備ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料，并對其進(jìn)行全面的性能測試；2.揭示ZnO基稀磁半導(dǎo)體的鐵磁性和反鐵磁性特性，并分析其物理機(jī)制；3.成功設(shè)計(jì)并制備相應(yīng)的磁存儲器件，并對其性能進(jìn)行測試和優(yōu)化。（二）可行性分析1.材料制備技術(shù)已經(jīng)相對成熟，具有一定的可行性；2.第一性原理計(jì)算方法已經(jīng)成為研究稀磁半導(dǎo)體材料的主流方法，是探究其物理機(jī)制的有效手段；3.磁存儲器件的制備和性能測試已經(jīng)有了一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，也具有一定的可行性。四、研究計(jì)劃和進(jìn)度安排（一）研究計(jì)劃1.階段一：ZnO基稀磁半導(dǎo)體的制備和性能測試（6個月）。2.階段二：鐵磁性和反鐵磁性特性的研究（6個月）。3.階段三：磁存儲器件的制備和性能測試（6個月）。4.階段四：成果總結(jié)、項(xiàng)目報告撰寫和相關(guān)論文發(fā)表（3個月）。（二）進(jìn)度安排1.第一年5-10月：ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料制備和性能測試。2.第二年1-6月：鐵磁性和反鐵磁性特性研究。3.第二年7-12月：磁存儲器件制備和性能測試。4.第三年1-3月：成果總結(jié)和項(xiàng)目報告撰寫。5.第三年4-12月：相關(guān)論文發(fā)表。五、參考文獻(xiàn)1.K.Sato,H.Katayama-Yoshida,First-principlesstudyonhalf-metallicityandmagnetisminZn1-xMnxO,JournalofAppliedPhysics,2004.2.E.Liu,X.Xiao,Y.Mao,etal.,Half-metallicferromagnetismandspin-orbitcouplingeffectsinCo-dopedZnO,JournalofMagnetismandMagneticMaterials,2018.3.A.Diarra,J.P.Attfield,GiantmagnetoresistanceandmagneticorderinginundopedZnO,PhysicalReviewLetters,2007.4.K.Saha,S.Basu,S.K.De,etal.,Half-metallicityanddefect-inducedferrom