利用化学气相沉积法制备镍(II)和锰(II)掺杂ZnTe纳米带/纳米棒及其光学性质

摘要： 掺杂技术常用于调控半导体特性。过渡金属离子掺杂半导体可形成稀磁半导体（DMSs），从而引发与自旋相关的特殊性质。与宽带隙半导体ZnO、ZnSe和CdS晶体不同，过渡金属（TM）离子聚集态可能是铁磁行为的起源——这些材料主要通过激子-自旋相互作用影响光学特性（因其具有高激子结合能）。对于窄带隙半导体（如ZnTe），载流子-自旋耦合是磁性的主要成因。当掺杂Ni(II)、Mn(II)等TM离子的ZnTe纳米带作为DMS时，光激发后主要在晶格中诱发过剩载流子效应，其光学性质还强烈依赖于制备工艺、结构及形貌。光激发载流子和电子-声子相互作用（而非激子）导致ZnTe纳米结构出现显著红移。掺杂磁性离子自旋与空穴的强相互作用、电子-声子耦合、p-d轨道杂化以及TM离子局域电子关联共同决定了其光学特性。随着激发功率提升，TM离子掺入ZnTe晶格会抑制远离带边的宽缺陷发射带，同时增强带边附近电子关联效应与电子-空穴等离子体带的展宽。我们还通过Ni(II)和Mn(II)掺杂样品的偏振光致发光，计算了价带附近能级分裂的应变依赖性。