Fe3SiHeusler合金薄膜的結構、磁性和電輸運特性.pdf

1、Heusler合金具有高自旋極化率和居里溫度,在自旋電子學研究領域具有潛在的應用前景。Fe3Si通常被認為是二元Heusler合金,可以寫作Ⅱ I21Fe Fe Si。使用磁控濺射方法制備了多晶和外延Fe3Si薄膜,并對其結構、磁性和輸運特性進行了實驗研究。
　　通過優(yōu)化制備條件,在Si、玻璃和NaCl基底上制備了多晶Fe3Si薄膜。薄膜在低溫和高溫區(qū)域分別遵循非傳統(tǒng)單磁子散射和電子–聲子散射的導電機制。薄膜的反?；魻栯娮杪试?2

2、kOe磁場以下隨著磁場的增大而線性增大,在12kOe磁場以上達到飽和,與面外的M-H曲線變化規(guī)律相一致;薄膜的平面霍爾電阻和各向異性磁電阻隨磁場正弦變化,這是由于多晶樣品中不存在各向異性,薄膜的磁矩在外磁場作用下與磁場協(xié)同轉動。
　　為了研究了不同生長溫度對Fe3Si薄膜電輸運性質的影響,在MgO(001)基底上生長了多晶Fe3Si薄膜。電輸運特性研究表明,由于弱局域效應,300℃下制備的Fe3Si薄膜在低溫下表現(xiàn)出非金屬導電特性

3、,其反?；魻栃獧C制為斜散射占主導;400、600和700℃下制備的Fe3Si薄膜表現(xiàn)為金屬導電機制,反?；魻栃鄙⑸浜蛡忍鴻C制兩部分的貢獻。
　　500℃下在MgO(001)、(011)和(111)基底上分別生長了(001)、(112)和(011)取向的外延Fe3Si薄膜。外延Fe3Si薄膜具有低電阻和軟磁特性。薄膜的平面霍爾效應在高場下都具有與多晶Fe3Si薄膜類似的正弦行為;在低場下,Fe3Si(001)和(112)薄

4、膜的平面霍爾電阻表現(xiàn)為突變式的曲線,(011)取向的薄膜則為三角形。高場下的平面霍爾電阻可以用單疇模型進行解釋,低場下的平面霍爾電阻可以用單疇模型和不同的面內外延關系進行解釋。面內外延關系源自于基底和薄膜的不同面內對稱性。
　　半導體Ge(111)上制備的Fe3Si薄膜為(111)取向生長。掃描電子顯微鏡(SEM)分析表明,薄膜的平均晶粒尺寸約為500nm,并且表面存在一些氧化微孔。由于界面擴散和反應等原因Fe3Si/Ge(111