稀磁半導(dǎo)體具有奇異的光、電和磁特性，在未來的量子計算機及自旋電子學器件中有著廣泛應(yīng)用前景。稀磁半導(dǎo)體體系的磁性決定于磁性離子之間的磁相互作用，如何對這一磁相互作用進行調(diào)控是當前稀磁半導(dǎo)體研究領(lǐng)域的核心問題。

　　近期，中國科學技術(shù)大學教授韋世強課題組在稀磁半導(dǎo)體量子點的磁性操縱方面取得了重要進展。針對磁性離子間固有的反鐵磁相互作用抑制了稀磁半導(dǎo)體量子點磁性可調(diào)這一科學難點問題，他們首次從理論上提出可以通過形成量子點核殼結(jié)構(gòu)來調(diào)控摻雜磁性離子能級在帶隙間的相對位置，進而操縱磁相互作用的方法。在實驗中，他們在5nm直徑的Co摻雜ZnO量子點外面包覆一層0.5 nm厚的半導(dǎo)體材料ZnS或Ag2S殼層以后，成功地將Co離子之間的反鐵磁相互作用轉(zhuǎn)變成鐵磁相互作用。在上海光源BL08U1-A和BL14W1實驗站，研究人員獲得的軟、硬X射線吸收譜學實驗結(jié)果，印證了包覆ZnS或Ag2S殼層引起的Co3d能級在ZnO帶隙間位置的改變是導(dǎo)致ZnO量子點中摻雜Co離子間磁性相互作用轉(zhuǎn)變的微觀原因。該研究成果以Realizing Ferromagnetic Coupling in Diluted Magnetic Semiconductor Quantum Dots 為題發(fā)表于美國化學會的J. Am. Chem. Soc.（2014, 136, 1150-1155）。

(A)樣品的Co L2,3邊XAS (B)樣品的O K邊XAS (C)樣品的Co K邊徑向結(jié)構(gòu)和k2χ(k)函數(shù)