界面与微结构对外延 Fe4N 薄膜磁化的影响
材料科学
2019-12-04 v1
摘要
本工作研究了采用溅射和分子束外延技术在晶格匹配的 LaAlO3（LAO）衬底上生长的外延 Fe4N 薄膜。在溅射工艺中，薄膜使用常规直流磁控溅射（dcMS）生长，并首次使用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）工艺生长。表面形貌和深度剖面显示，HiPIMS 沉积的薄膜具有最低的粗糙度、最高的堆积密度和最锐利的界面。来自 LAO 衬底的 La 和来自薄膜的 Fe 相互扩散，形成不期望的界面，延展约 10-20 nm。在 HiPIMS 工艺中，层状生长导致球状微结构，限制了互扩散界面的延展。此类衬底-薄膜相互作用和微结构在影响 Fe4N 薄膜的电子杂化和磁性方面起着至关重要的作用。使用块体、元素特异和磁深度剖析技术比较了磁矩（Ms）。我们发现，当互扩散层厚度最低时 Ms 最高，且仅在 HiPIMS 生长的样品中实现。HiPIMS 生长样品中元素特异的 X 射线圆二色性测量也证明了 N 位存在小磁矩。迄今实验工作中 Fe4N 的 Ms 值存在较大差异，可能源于此类互扩散层，而该层在原本稳定的氧化物衬底中通常预期不会形成。此外，衬底-薄膜互扩散和微结构的结果导致不同技术生长的薄膜中出现不同类型的磁各向异性。
引用
@article{arxiv.1906.01238,
title = {Influence of interface and microstructure on magnetization of epitaxial Fe4N thin film},
author = {Nidhi Pandey and S. Putter and S. M. Amir and V. R. Reddy and D. M. Phase and J. Stahn and Ajay Gupta and Mukul Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.01238},
year = {2019}
}
备注
8 pages, 8 figures, Supplementary Material