到目前为止,21世纪在磁学领域最惊人且具有潜在的巨大价值的发现可能就是在像ZnO和TiO2这样的半导体或绝缘体中掺杂少量的过渡金属离子(如V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)后它们就会在室温以上呈现出铁磁性。ZnO作为一种直接帯隙的半导体材料在很多领域具有重要应用,而过渡金属掺杂的ZnO在自旋电子学领域被寄予厚望.自旋电子学是基于这样一个概念:除了利用载流子的电荷性质外,还利用载流子量子力学上的自旋性质来实现电子的功能.伴随着自旋电子器件的发展,稀磁半导体—半导体材料中掺杂少量的磁性离子—正在被积极的研究。　　制备ZnO基稀磁半导体的方法有很多,包括脉冲激光沉积法(PLD)、溶胶-凝胶法(sol-gel)、原子层外延(ALE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、溅射法、超声喷雾热解等.其中,激光分子束外延技术是近年来在传统分子束外延和脉冲激光沉积技术的基础上发展起来的具有高精度的制备薄膜的新型技术,它是在超高真空环境中将高能激光束入射到靶材上形成等离子体沉积在衬底上形成薄膜材料.在实验中就是采用激光分子束外延技术生长了结晶质量良好的具有室温铁磁性的Co掺杂的ZnO稀磁半导体薄膜材料.　　本研究利用激光分子束外延方法分别在蓝宝石衬底和硅衬底上生长了高质量的ZnCoO薄膜,并对氧分压、衬底温度及薄膜中Co元素的存在形式对薄膜结构和磁性的影响进行了分析.主要内容如下:　　1.介绍了ZnO基稀磁半导体的研究历史、制备方法及研究的意义.　　2.介绍了激光分子束外延的方法,并利用激光分子束外延技术在蓝宝石衬底上生长了高质量的具有室温铁磁性的ZnCoO薄膜.　　3.研究了氧分压对薄膜结构和性能的影响,对不同氧分压下生长的ZnCoO薄膜进行了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外—可见光(UV-Vis)透射光谱、Raman谱及光致发光谱(PL)等测试.　　4.研究了Co元素的价态对ZnCoO薄膜磁性的影响,在差别较大的生长条件下在蓝宝石衬底上生长了ZnCoO薄膜,XPS和深度剖析XPS作为一种高灵敏度的测试方法来研究ZnCoO薄膜中Co元素的价态,展示典型的存在显著差别的样品特性。　　5.在Si(111)衬底上生长了结晶质量良好的ZnCoO薄膜,并研究了衬底温度对薄膜结构和磁性的影响.