Co$_2$CrAl外延薄膜的结构、磁性与输运性质

我们报道了采用脉冲激光沉积技术在单晶MgO(001)衬底上生长的Co$_2$CrAl Heusler合金外延薄膜的物理性质。$\theta$-2$\theta$模式下的X射线衍射图谱显示薄膜以单相B2型有序立方结构生长，存在(002)和(004)衍射峰，且薄膜沿MgO(001)方向取向。沿(220)面的$\phi$扫描证实了四重对称性，所得外延生长关系为Co$_2$CrAl(001)[100]$\vert$$\vert$MgO(001)[110]。通过X射线反射数据分析提取出薄膜厚度约为12 nm。等温磁化（M–H）曲线证实了薄膜的铁磁（FM）性质，在5 K和300 K下均具有显著磁滞。由面内M–H曲线确定饱和磁化强度在5 K时为2.1 $\mu$$_{\rm B}$/f.u.，在300 K时为1.6 $\mu$$_{\rm B}$/f.u.，表明薄膜具有软铁磁行为，其在5 K时的矫顽场约为522 Oe。在500 Oe磁场下的热磁化测量显示场冷与零场冷曲线在约100 K以下出现分叉。归一化场冷磁化曲线遵循T$^2$依赖关系，分析得出居里温度约为335$\pm$11 K。此外，低温电阻率随温度呈半导体行为，我们发现负的电阻温度系数为5.2 $\times$ 10$^{-4}$ /K。