共溅射Fe0.8C0.2薄膜的结构与磁学性质

我们研究了在300、523和773\,K衬底温度（\Ts）下，通过Fe和C靶直流磁控溅射（dcMS）共溅射沉积的 \FeC~薄膜的结构与磁学性质。分别使用X射线衍射（XRD）、Fe $L$ 边与C $K$ 边X射线吸收近边结构谱（XANES）以及原子力/磁力显微镜（AFM、MFM）测量其结构与形貌。在较厚 \FeC~层之间置入超薄（3\,nm） $^{57}$\FeC~层，利用深度剖析测量估算不同 \Ts~下生长过程中发生的Fe自扩散。该 $^{57}$\FeC~层也用于 $^{57}$Fe转换电子穆斯堡尔谱（CEMS）与核共振散射（NRS）测量，从而得到此超薄层的磁结构。我们从XRD测量发现，低 \Ts~（300\,K）下形成的结构类似于Fe基非晶合金，而在高 \Ts~（773\,K）下主要形成了 \tifc~相。有趣的是，在中间 \Ts~（523\,K）下，从NRS谱中可清晰看到 \tefc~（连同 \tifc~与Fe）的存在。AFM图像所得的微观结构与XRD结果一致。MFM图像也与NRS结果吻合良好，因为在 \Ts~= 523\,K生长的样品中可清晰看到多磁组分的存在。从Fe $L$ 与C $K$ 边XANES获得的Fe与C杂化信息也支持其他测量所得结果。本质上，本工作实验实现了 \tefc~。可以预期，通过进一步微调沉积条件，甚至可实现单相 \tefc~，这至今仍是一项实验挑战。