通过Ni互扩散从Fe$_3$O$_4$/NiO双层膜到类NiFe$_2$O$_4$薄膜

O. Kuschel; R. Buß; W. Spiess; T. Schemme; J. Wöllermann; K. Balinski; T. Kuschel; A. T. N'Diaye; J. Wollschläger; K. Kuepper

doi:10.1103/PhysRevB.94.094423

通过Ni互扩散从Fe$_3$O$_4$/NiO双层膜到类NiFe$_2$O$_4$薄膜

材料科学 2016-09-30 v1

作者: O. Kuschel , R. Buß , W. Spiess , T. Schemme , J. Wöllermann , K. Balinski , T. Kuschel , A. T. N'Diaye , J. Wollschläger , K. Kuepper

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摘要

具有（反）尖晶石结构的铁氧体展现出多种多样的电学和磁学性质，使其中一些在自旋电子学潜在应用中引人关注。我们研究了热诱导Ni $^{2+}$ 离子从NiO互扩散进入Fe $_3$ O $_4$ 超薄膜，形成非化学计量比镍铁氧体类薄层。我们通过反应分子束外延在Nb掺杂的SrTiO $_3$ (001)衬底上合成了外延Fe $_3$ O $_4$ /NiO双层膜。随后，我们在氧气背景气氛下进行了包含400\, $^{\circ}$ C、600\, $^{\circ}$ C和800\, $^{\circ}$ C三个步骤的退火循环。借助硬X射线光电子能谱，我们研究了每步退火引起的化学和电学性质变化，发现整个退火循环后Ni和Fe阳离子在整个薄膜中分布相当均匀。对于一个样品，我们观察到接近尖晶石铁氧体NiFe $_2$ O $_4$ 的阳离子分布。进一步证据来自低能电子衍射图案，表明退火后表面为尖晶石型结构。通过X射线磁圆二色性执行的位点和元素分辨磁滞回线揭示了八面体配位Ni $^{2+}$ 和Fe $^{3+}$ 离子与四面体配位Fe $^{3+}$ 之间的反亚铁磁排列。我们发现相当低的矫顽场0.02\,T，表明薄铁氧体膜内缺陷浓度相当低。

关键词

Ni互扩散 Fe3O4/NiO双层膜类镍铁氧体薄膜尖晶石结构反应分子束外延硬X射线光电子能谱 X射线磁圆二色性

引用

@article{arxiv.1602.05773,
  title  = {From Fe$_3$O$_4$/NiO bilayers to NiFe$_2$O$_4$-like thin films through Ni interdiffusion},
  author = {O. Kuschel and R. Buß and W. Spiess and T. Schemme and J. Wöllermann and K. Balinski and T. Kuschel and A. T. N'Diaye and J. Wollschläger and K. Kuepper},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1602.05773},
  year   = {2016}
}

备注

9 pages, 8 figures

通过Ni互扩散从Fe$_3$O$_4$/NiO双层膜到类NiFe$_2$O$_4$薄膜

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