氮化铬薄膜中受次生相限制的金属-绝缘体相变
材料科学
2022-02-16 v1
摘要
氮化铬（CrN）是一种众所周知的硬质涂层材料，因其高硬度、高温稳定性和耐腐蚀性能而应用于耐磨切削工具、轴承及摩擦学领域。近年来，CrN 也因其高热电功率因子以及独特而引人入胜的金属-绝缘体相变受到广泛关注。虽然 CrN 块体单晶在约 260-280K 处表现出伴随结构（正交到岩盐）与磁（反铁磁到顺磁）转变的特征金属-绝缘体转变，但在薄膜 CrN 中观测到此类相变十分稀少且备受争议。本工作中，我们证明生长过程中次生金属性 Cr2N 相的形成抑制了 CrN 薄膜中金属-绝缘体相变的观测。当沉积过程中的 Cr 通量降至临界极限以下时，可获得外延且化学计量的 CrN 薄膜，可重复地展现该相变。在还原性 NH3 环境中对混合相薄膜进行退火可将 Cr2N 转化为 CrN，并在约 277 K 处出现电阻率不连续性，支持了上述假设。对 CrN 薄膜中金属-绝缘体相变争议背后起源的清晰揭示标志着显著进展，并将使其纳米级器件实现成为可能。
引用
@article{arxiv.2201.07442,
title = {Secondary Phase Limited Metal-Insulator Phase Transition in Chromium Nitride Thin Films},
author = {Bidesh Biswas and Sourjyadeep Chakraborty and Anjana Joseph and Shashidhara Acharya and Ashalatha Indiradevi Kamalasanan Pillai and Chandrabhas Narayana and Vijay Bhatia and Magnus Garbrecht and Bivas Saha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.07442},
year = {2022}
}