摘 要

现如今，由于磁阻在磁传感器、存储器和硬盘驱动器的广泛应用，因此具有重大的研究意义和研究价值。本文主要研究温度以及磁场对不同制备方法的锗基半导体的电输运性能的影响，同时探究锗基半导体磁阻效应的内部机制。

结果表明：室温时，Ag/n-Ge/Ag器件的磁阻随电流的增大而逐渐减小；Pt/n-Ge/Pt器件先随电流的增大减小，而后又增加。当温度由20K升至30K时，Ag/n-Ge/Ag器件的磁阻数值由负变为正，且最大磁阻为1.056%（I=15mA@B=1T）；Ag/GeO₂/n-Ge/GeO₂/Ag器件的磁阻减小，最大磁阻为2.208%（I=5mA@B=1T）；Pt/n-Ge/Pt器件磁阻数值为负，且不断减小，最大磁阻为-1.059%（I=15mA@B=1T）。我们认为这是由于电极结构差异导致的磁阻变化。在测量范围内，不同温度下得到的磁阻较小，但都随外加磁场的增加呈现不饱和的趋势。

不同电极结构器件，随温度变化其电输运性能变化也不尽相同。Ag/n-Ge/Ag器件低温时的电阻大于常温时的电阻；Ag/GeO₂/n-Ge/GeO₂/Ag器件和Pt/n-Ge/Pt器件在小电流范围内，低温时的电阻大于常温时的电阻，在大电流范围内情况相反。

关键词：锗基半导体；电输运性能；磁阻效应

Abstract

Nowadays, magnetoresistance (MR) is very important for experimental investigation due to the MR applied wide in magnetic sensors, memory and hard drives. In this paper, we mainly study the temperature and different preparation methods of Ge based semiconductor effect on electrical transport properties, and explore the Ge based semiconductor MR effect of the internal formation mechanism.

The results showed that at room temperature, MR of Ag/n-Ge/Ag device gradually decreases with the current increases;at the beginning,MR of Pt/n-Ge/Pt device decreases with the current increases,and gradually increase afterwords. When the temperature by 20K rose to 30K, MR of Ag/n-Ge/Ag device changed from negative is positive, and maximum MR for 1.056% (I=15mA@B=1T); MR of Ag/GeO₂/n-Ge/GeO₂/Ag device gradually decreases,the maximum MR for 2.125% (I=15mA@B=1T);MR of Pt/n-Ge/Pt device is negative andgradually decreases, the maximum MR for -1.059% (I=15mA@B=1T). In our opinion,the variation of the MR due to the differences in the structure of electrode.within the measurement range, obtained MR is small under different temperature, but with the applied magnetic field increased showed a trend of unsaturated.

The different electrode structure devices,their electrical transport property display different with the temperature changes. The resistance of the Ag/n-Ge/Ag device at low temperature is greater than at room temperature, in small current range,the resistance of Ag/GeO₂/n-Ge/GeO₂/Ag device and the Pt/n-Ge/Pt device at the low temperature is greater than at room temperature and under high current range instead.

Key word: Ge based semiconductor; electrical transport properties; magnetoresistance effect

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2磁阻简介 1

1.2.1常磁阻（OMR） 2

1.2.2 巨磁阻效应（GMR） 2

1.2.3庞磁阻效应（CMR） 2

1.2.4非均匀性磁阻效应（IMR） 3

1.3研究的目的及意义 6

第二章 实验部分 7

2.1引言 7

2.2样品制备 7

2.2.1基片的选用、清洗及热处理 8

2.2.2电极的制备 8

2.3电输运性能测试 9

2.3.1测量系统 9

2.3.2两线法与四线法 10

2.4重复性测试验证 10

2.4.1常温下重复性的影响 11

2.4.2低温下重复性的影响 12

第三章 结果与分析 14

3.1 Ag/n-Ge/Ag器件电输运性能分析 14

3.1.1 Ag/n-Ge/Ag器件在温度不同情况下对基片电输运的影响 14

3.1.2 Ag/n-Ge/Ag器件在不同温度下的磁阻效应研究 15

3.2 Ag/GeO₂/n-Ge/GeO₂/Ag器件电输运性能分析 16

3.2.1 Ag/GeO₂/n-Ge/GeO₂/Ag器件在温度不同情况下对基片电输运的影响 16

3.2.2 Ag/GeO₂/n-Ge/GeO₂/Ag器件在不同温度下的磁阻效应研究 18

3.3 Pt/n-Ge/Pt器件电输运性能分析 19

3.3.1 Pt/n-Ge/Pt器件在温度不同情况下对基片电输运的影响 19

3.3.2 Pt/n-Ge/Pt器件在不同温度下的磁阻效应研究 21

3.4 不同电极器件的电输运性能的比较 23

3.5 本章小结 25

第四章 结论与展望 26

4.1 结论 26

4.2展望 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

1.1引言

材料的电阻随外加磁场变化而产生变化，这种现象我们就称为磁阻效应。因为在电磁场作用下，载流子会受到洛仑兹力的影响而改变材料的电阻值。自2000年发现异常磁阻（EMR)^[1]，近十年以来，这一现象得到了人们广泛而深入的研究，并且在磁传感器领域得到了广泛的应用：例如汽车、航空航天、计算机、电子罗盘、装备制造业等。

在目前的研究中，砷化镓、锗、硅等材料的非均匀性磁阻效应引起了人们的广泛关注。其中锗具有较高的迁移率而备受瞩目。锗单晶可以制备晶体管，成为第一代晶体管材料。掺有少量特定杂质的锗单晶，可用于制备出各种整流器、晶体管等器件。