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不同氮流量制备Mn3CuNx薄膜及其电、磁输运性质的研究

纳元元 王聪 褚立华 丁磊 闫君

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不同氮流量制备Mn3CuNx薄膜及其电、磁输运性质的研究

纳元元, 王聪, 褚立华, 丁磊, 闫君

Study on electronic transport and magnetic properties for antiperovskite Mn3CuNx thin films fabricated with different N2 flow rates

Na Yuan-Yuan, Wang Cong, Chu Li-Hua, Ding Lei, Yan Jun
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  • 采用对靶磁控溅射方法在单晶Si(100)基片上制备了反钙钛矿结构的Mn3CuNx薄膜.通过控制制备过程中的反应气体氮气(N2) 流量(N2/Ar+N2), 研究了氮含量对Mn3CuNx薄膜结构及物理性能的影响.分别利用X射线衍射仪、俄歇电子能谱、原子力显微镜、X射线光电子能谱、物理性能测试系统和超导量子干涉仪, 对所制备薄膜的晶体结构、成分、表面形貌和电、磁输运性质进行了测试.结果表明:制备的薄膜均为反钙钛矿立方结构,且沿 (200) 晶面择优生长.随着氮含量的增大,薄膜表面粗糙度和颗粒度尺寸逐渐增大, 导致电阻率增加.氮含量对薄膜的电输运性质没有影响,所有薄膜电阻率均随着温度的降低逐渐增大, 呈现半导体型导电行为,这与对应的块体材料结果相反.Mn3CuNx薄膜随着测试温度的增大发生了亚铁磁到顺磁的磁转变,且N含量的增大降低了磁有序转变温度,主要是由于N缺陷对Mn6N八面体结构中 磁交换作用的影响所致.
    The antiperovskite Mn3CuNx thin films are successfully deposited on single crystal Si (100) substrates using facing target magnetron sputtering. The effects of nitrogen content on the structures and physical properties of the Mn3CuNx thin films are investigated. The crystal structure, composition, surface morphology and the temperature dependence of resistivity and magnetization are characterized by X-ray diffraction, Auger electron spectroscopy, atomic force microscope, X-ray photoelectron spectroscopy, physical property measurement systems and superconducting quantum interference device. It is found that the thin film has an antiperovskite structure and a preferred orientation along (200) plane. The surface roughness and particle size increase with N content increasing. N content has little influence on the electronic transport behavior of the film. All the films display semiconductor-like behaviors, i.e. their resistivities monotonically decrease considerably, which is different from the bulk counterpart. The film undergoes a magnetic transition from ferrimagnetic to paramagnetic with the increase of temperature. Moreover, the Curie temperature (TC) increases as the N content decreases, owing to the effect of N deficiency on the interaction of Mn6N octahedron.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50772008, 51172012)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50772008, 51172012).
    [1]

    Takenaka K, Takagi H 2005 Appl. Phys. Lett. 87 261902

    [2]

    Sun Y, Wang C, Wen Y C, Zhu K G, Zhao J T 2007 Appl. Phys.Lett. 91 231913

    [3]

    Huang R J, Li L F, Cai F S, Xu X D, Qian L H 2008 Appl. Phys.Lett. 93 081902

    [4]

    Asano K, Koyama K, Takenaka K 2008 Appl. Phys. Lett. 92161909

    [5]

    Tohei T, Wada H, Kanomata T 2003 J. Appl. Phys. 94 1800

    [6]

    Wang B S, Tong P, Sun Y P, Luo X, Zhu X B, Li G, Zhu X D,Zhang S B, Yang Z R, Song W H, Dai J M 2009 Europhys. Lett.85 47004

    [7]

    Kamishima K, Goto T, Nakagawa H, Miura N, Ohashi M, Mori N,Sasaki T, Kanomata T 2000 Phys. Rev. B 63 024426

    [8]

    Wang B S, Tong P, Sun Y P, Li L J, Tang W, Lu W J, Zhu X B,Yang Z R, Song W H 2009 Appl. Phys. Lett. 95 222509

    [9]

    Chi E O, Kim W S, Hur N H 2001 Solid State Commun. 120 307

    [10]

    Feng W J, Zhang D, Li Q, Deng Y F, Ma S, Zhang Z D 2009Mater. Sci. Poland 27 33

    [11]

    Sun Y, Wang C, Chu L H, Wen Y C, Nie M, Liu F S 2010 Scr.Mater. 62 686

    [12]

    Choi H S, Kim W S, Kim J C, Hur N H 2002 J. Mater. Res. 172640

    [13]

    Sun Y, Wang C, Na Y Y, Chu L H, Wen Y Ch, Nie M 2010 Mater.Res. Bull. 45 1230

    [14]

    Na Y Y, Wang C, Sun Y, Chu L H, Ji N, Wang J P 2011 Mater.Res. Bull. 46 1022

    [15]

    Ding W Y, Xu J, Li Y Q, Piao Y, Gao P, Deng X L, Dong C 2006Acta Phys. Sin. 55 1363 (in Chinese) [丁万昱, 徐军, 李艳琴, 朴勇, 高鹏, 邓新绿, 董闯 2006 物理学报 55 1363]

    [16]

    Wen Y C, Wang C, Nie M, Sun Y, Chu L H, Liu F S 2010 Appl.Phys. Lett. 96 041903

    [17]

    Ding W Y, Wang H L, Ju D Y, Chai W P 2011 Acta Phys. Sin. 60028105 (in Chinese) [丁万昱, 王华林, 巨东英, 柴卫平 2008 物理学报 60 028105]

    [18]

    Li Y P, Liu Z T, Liu W T, Yan F, Chen J 2008 Acta Phys. Sin. 57 6587 (in Chinese) [李阳平, 刘正堂, 刘文婷, 闫峰, 陈静 2008 物理学报 57 6587]

    [19]

    Wang X, Jia H, Zheng W T, Chen Y, Feng S H 2009 Thin SolidFilms 517 4419

    [20]

    Li H K, Lin G Q, Dong C 2008 Acta Phys.Sin. 57 6636 (in Chinese) [李红凯, 林国强, 董闯 2008 物理学报 57 6636]

    [21]

    Cao Y H, Di G Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 037702 (in Chinese) [曹月华, 狄国庆 2011 物理学报 60 037702]

    [22]

    Han L A, Chen C L 2007 Rare Metal. Mater. Eng. 36 2027 (in Chinese) [韩立安, 陈长乐 2007 稀有金属材料与工程 36 2027]

    [23]

    Koshi T, Takashi S, Kazuko A, Keiichi K 2010 J. Phys. Soi. Jpn.79 073706

  • [1]

    Takenaka K, Takagi H 2005 Appl. Phys. Lett. 87 261902

    [2]

    Sun Y, Wang C, Wen Y C, Zhu K G, Zhao J T 2007 Appl. Phys.Lett. 91 231913

    [3]

    Huang R J, Li L F, Cai F S, Xu X D, Qian L H 2008 Appl. Phys.Lett. 93 081902

    [4]

    Asano K, Koyama K, Takenaka K 2008 Appl. Phys. Lett. 92161909

    [5]

    Tohei T, Wada H, Kanomata T 2003 J. Appl. Phys. 94 1800

    [6]

    Wang B S, Tong P, Sun Y P, Luo X, Zhu X B, Li G, Zhu X D,Zhang S B, Yang Z R, Song W H, Dai J M 2009 Europhys. Lett.85 47004

    [7]

    Kamishima K, Goto T, Nakagawa H, Miura N, Ohashi M, Mori N,Sasaki T, Kanomata T 2000 Phys. Rev. B 63 024426

    [8]

    Wang B S, Tong P, Sun Y P, Li L J, Tang W, Lu W J, Zhu X B,Yang Z R, Song W H 2009 Appl. Phys. Lett. 95 222509

    [9]

    Chi E O, Kim W S, Hur N H 2001 Solid State Commun. 120 307

    [10]

    Feng W J, Zhang D, Li Q, Deng Y F, Ma S, Zhang Z D 2009Mater. Sci. Poland 27 33

    [11]

    Sun Y, Wang C, Chu L H, Wen Y C, Nie M, Liu F S 2010 Scr.Mater. 62 686

    [12]

    Choi H S, Kim W S, Kim J C, Hur N H 2002 J. Mater. Res. 172640

    [13]

    Sun Y, Wang C, Na Y Y, Chu L H, Wen Y Ch, Nie M 2010 Mater.Res. Bull. 45 1230

    [14]

    Na Y Y, Wang C, Sun Y, Chu L H, Ji N, Wang J P 2011 Mater.Res. Bull. 46 1022

    [15]

    Ding W Y, Xu J, Li Y Q, Piao Y, Gao P, Deng X L, Dong C 2006Acta Phys. Sin. 55 1363 (in Chinese) [丁万昱, 徐军, 李艳琴, 朴勇, 高鹏, 邓新绿, 董闯 2006 物理学报 55 1363]

    [16]

    Wen Y C, Wang C, Nie M, Sun Y, Chu L H, Liu F S 2010 Appl.Phys. Lett. 96 041903

    [17]

    Ding W Y, Wang H L, Ju D Y, Chai W P 2011 Acta Phys. Sin. 60028105 (in Chinese) [丁万昱, 王华林, 巨东英, 柴卫平 2008 物理学报 60 028105]

    [18]

    Li Y P, Liu Z T, Liu W T, Yan F, Chen J 2008 Acta Phys. Sin. 57 6587 (in Chinese) [李阳平, 刘正堂, 刘文婷, 闫峰, 陈静 2008 物理学报 57 6587]

    [19]

    Wang X, Jia H, Zheng W T, Chen Y, Feng S H 2009 Thin SolidFilms 517 4419

    [20]

    Li H K, Lin G Q, Dong C 2008 Acta Phys.Sin. 57 6636 (in Chinese) [李红凯, 林国强, 董闯 2008 物理学报 57 6636]

    [21]

    Cao Y H, Di G Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 037702 (in Chinese) [曹月华, 狄国庆 2011 物理学报 60 037702]

    [22]

    Han L A, Chen C L 2007 Rare Metal. Mater. Eng. 36 2027 (in Chinese) [韩立安, 陈长乐 2007 稀有金属材料与工程 36 2027]

    [23]

    Koshi T, Takashi S, Kazuko A, Keiichi K 2010 J. Phys. Soi. Jpn.79 073706

  • [1] 王仕东, 闫雅婷, 王瑞英, 朱志立, 谷锦华. 铯掺杂提升反梯度结构二维(CMA)2MA8Pb9I28钙钛矿薄膜及太阳电池的性能. 物理学报, 2023, 72(13): 138801. doi: 10.7498/aps.72.20230357
    [2] 杨健, 高矿红, 李志青. La掺杂BaSnO3薄膜的低温电输运性质. 物理学报, 2023, 72(22): 227301. doi: 10.7498/aps.72.20231082
    [3] 蔡文博, 杨洋, 李志青. TiO薄膜的制备及电输运性质. 物理学报, 2023, 72(22): 227302. doi: 10.7498/aps.72.20231083
    [4] 陈许敏, 叶盼, 王继光, 霍德璇, 曹东兴. 钙钛矿超晶格SrTiO3/BaTiO3的挠曲电效应. 物理学报, 2022, 71(20): 206302. doi: 10.7498/aps.71.20220988
    [5] 刘娜, 危阳, 马新国, 祝林, 徐国旺, 楚亮, 黄楚云. 钙钛矿APbI3结构稳定性及光电性质的理论研究. 物理学报, 2017, 66(5): 057103. doi: 10.7498/aps.66.057103
    [6] 叶红军, 王大威, 姜志军, 成晟, 魏晓勇. 钙钛矿结构SnTiO3铁电相变的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(23): 237101. doi: 10.7498/aps.65.237101
    [7] 王志国, 向俊尤, 徐宝, 万素磊, 鲁毅, 张雪峰, 赵建军. 钙钛矿锰氧化物(La1-xGdx)4/3Sr5/3Mn2O7 (x=0, 0.025) 磁性和输运性质研究. 物理学报, 2015, 64(6): 067501. doi: 10.7498/aps.64.067501
    [8] 周定邦, 刘新典, 李志青. 多晶TaN1-薄膜的电输运性质研究. 物理学报, 2015, 64(19): 197302. doi: 10.7498/aps.64.197302
    [9] 刘然, 包德亮, 焦扬, 万令文, 李宗良, 王传奎. 1,4-丁二硫醇分子器件电输运性质的力敏特性研究. 物理学报, 2014, 63(6): 068501. doi: 10.7498/aps.63.068501
    [10] 向军, 郭银涛, 褚艳秋, 周广振. 双掺杂的Sm0.9Sr0.1Al1-xCoxO3-δ钙钛矿结构导电陶瓷的制备及其电性能. 物理学报, 2011, 60(2): 027203. doi: 10.7498/aps.60.027203
    [11] 王江龙, 葛志启, 李慧玲, 刘洪飞, 于威. 后钙钛矿CaRhO3的电子结构和磁学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047107. doi: 10.7498/aps.60.047107
    [12] 丁磊, 王聪, 褚立华, 纳元元, 闫君. 反钙钛矿Mn3AX化合物的晶格、磁性和电输运性质的研究进展. 物理学报, 2011, 60(9): 097507. doi: 10.7498/aps.60.097507
    [13] 胡伟, 李宗良, 马勇, 李英德, 王传奎. 单硫醇分子结的几何结构和电输运性质:压力效应与末端基团效应. 物理学报, 2011, 60(1): 017304. doi: 10.7498/aps.60.017304
    [14] 邓恒, 杨昌平, 黄昌, 徐玲芳. 双层钙钛矿La1.8Ca1.2Mn2O7磁性相关I-V非线性与电输运性质. 物理学报, 2010, 59(10): 7390-7395. doi: 10.7498/aps.59.7390
    [15] 韩立安, 陈长乐, 董慧迎, 王建元, 高国棉, 罗炳成. 层状钙钛矿La1.3Sr1.7Mn2-xCuxO7的磁性及电特性. 物理学报, 2008, 57(1): 541-544. doi: 10.7498/aps.57.541
    [16] 胡 妮, 熊 锐, 魏 伟, 王自昱, 汪丽莉, 余祖兴, 汤五丰, 石 兢. 自旋梯状化合物Sr14(Cu1-yFey)24O41的拉曼散射谱研究. 物理学报, 2008, 57(8): 5267-5271. doi: 10.7498/aps.57.5267
    [17] 胡 妮, 谢 卉, 汪丽莉, 林 颖, 熊 锐, 余祖兴, 汤五丰, 石 兢. Fe掺杂对自旋梯状化合物Sr14(Cu1-yFey)24O41的结构和电输运性质的影响. 物理学报, 2006, 55(7): 3480-3487. doi: 10.7498/aps.55.3480
    [18] 段 苹, 谈国太, 戴守愚, 陈正豪, 周岳亮, 吕惠宾. 钙钛矿结构La0.9Sb0.1MnO3的庞磁电阻性质. 物理学报, 2003, 52(8): 2061-2065. doi: 10.7498/aps.52.2061
    [19] 连贵君, 李美亚, 康晋峰, 郭建东, 孙云峰, 熊光成. 钙钛矿结构氧化物薄膜 的外延生长. 物理学报, 1999, 48(10): 1917-1922. doi: 10.7498/aps.48.1917
    [20] 杨平雄, 邓红梅, 褚君浩. 层状钙钛矿结构铁电薄膜SrBi2Ta2O9的掺杂改性研究. 物理学报, 1998, 47(7): 1222-1228. doi: 10.7498/aps.47.1222
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-04-01
  • 修回日期:  2011-05-30
  • 刊出日期:  2012-03-15

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