Fe$_{3}$O$_{4}$薄膜中的 Verwey 相变：氧化学计量比与衬底诱导微观结构的影响
强关联电子
2014-09-30 v1 材料科学
摘要
我们进行了一项系统的实验研究，以探讨为何 FeO（磁铁矿）薄膜通常表现出比体材料更宽且转变温度更低的 Verwey 相变。通过 X 射线光电子能谱、X 射线衍射和电阻率测量，我们观察到薄膜中的 Verwey 相变不仅受氧化学计量比的显著影响，尤其是还受到衬底诱导微观结构的强烈影响。具体而言，我们发现：(1) 对于完全化学计量比的薄膜，其转变温度、电阻率跃变和导电隙极大地依赖于晶畴尺寸，而晶畴尺寸随薄膜厚度的增加而逐渐增大；(2) 相变的展宽程度与晶畴尺寸分布的宽度成正比；(3) 滞回宽度受反相畴界的强烈影响。在 MgO (001) 衬底上生长的薄膜表现出最高且最尖锐的相变，其中 200 nm 厚的薄膜其 T 为 122K，接近体材料值。在晶格常数失配较大的衬底上生长的薄膜表现出非常宽的相变，然而所有薄膜均显示出具有滞回行为的相变，表明该相变仍为一阶相变而非高阶相变。
引用
@article{arxiv.1409.8195,
title = {Verwey transition in Fe$_{3}$O$_{4}$ thin films: Influence of oxygen stoichiometry and substrate-induced microstructure},
author = {X. H. Liu and A. D. Rata and C. F. Chang and A. C. Komarek and L. H. Tjeng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.8195},
year = {2014}
}
备注
9 pages, 12 figures