搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Mn掺杂SiC磁性薄膜的结构表征

唐军 刘忠良 任鹏 姚涛 闫文盛 徐彭寿 韦世强

引用本文:
Citation:

Mn掺杂SiC磁性薄膜的结构表征

唐军, 刘忠良, 任鹏, 姚涛, 闫文盛, 徐彭寿, 韦世强

Structural characterization of Mn doped SiC magnetic thin films

Tang Jun, Liu Zhong-Liang, Ren Peng, Yao Tao, Yan Wen-Sheng, Xu Peng-Shou, Wei Shi-Qiang
PDF
导出引用
  • 利用反射式高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构谱(XANES)等技术研究了在950 ℃条件下Si(111)衬底上共蒸发分子束外延方法制备的Mn掺杂SiC磁性薄膜的结构特征.RHEED结果表明,生长的Mn掺杂SiC薄膜为立方结构.XRD和XANES结果表明,在Mn掺杂量为0.5%和18%的样品中,Mn原子均是与SiC半导体介质中的Si原子反应生成镶嵌在SiC基体中的Mn4Si7化合物颗粒,并未观察到在SiC晶格中有替代式或间隙式的M
    Mn-doped SiC magnetic thin films prepared by co-deposited molecular beam epitaxy (MBE) method on Si (111) substrates at 950 ℃ have been investigated by reflection high energy diffraction (RHEED), X-ray diffraction (XRD) and X-ray absorption near edge structure (XANES) techniques. RHEED results reveal that the SiC thin films doped with Mn are of the cubic structure. XRD and XANES results show that in the thin films with Mn doping concentrations of 0.5% and 18% , almost all the Mn atoms react with Si atoms, forming Mn4Si7 compound embedded in the SiC matrix, and no substitutional or interstitial Mn atoms exist in the SiC lattice. Furthermore, we hold that the ferromagnetism of the Mn doped SiC thin films originates mainly from the Mn4Si7 secondary phase.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50572100,10635060,10725522)资助的课题.
    [1]

    Ohno H 1998 Science 281 951

    [2]

    Akinaga H, Ohno H 2002 IEEE Trans. Nanotechnol. 1 19

    [3]

    Guo X G, Chen X S, Sun Y L, Zhou X H, Sun L Z, Lu W 2004 Acta Phys. Sin. 53 3545 (in Chinese) [郭旭光、陈效双、孙沿林、周孝好、孙立忠、陆 卫 2004 物理学报 53 3545]

    [4]

    Wang Y, Sun L, Han D D, Liu L F, Kang J F, Liu X Y, Zhang X, Han R Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 6651 (in Chinese) [王 漪、孙 雷、韩德栋、刘力峰、康晋峰、刘晓彦、张 兴、韩汝琦 2006 物理学报 55 6651]

    [5]

    Lin Q B, Li R Q, Zeng Y Z, Zhu Z Z 2006 Acta Phys. Sin. 55 873 (in Chinese) [林秋宝、李仁全、曾永志、朱梓忠 2006 物理学报 55 873]

    [6]

    Wang Z W, Jie W Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 1141 (in Chinese) [王泽温、介万奇 2007 物理学报 56 1141]

    [7]

    Yu Z, Li X, Long X, Cheng X W, Wang J Y, Liu Y, Cao M S, Wang F C 2008 Acta Phys. Sin. 57 4539 (in Chinese) [于 宙、李 祥、龙 雪、程兴旺、王晶云、刘 颖、曹茂盛、王富耻 2008 物理学报 57 4539]

    [8]

    Lin Z, Guo Z Y, Bi Y J, Dong Y C 2009 Acta Phys. Sin. 58 1917 (in Chinese) [林 竹、郭志友、毕艳军、董玉成 2009 物理学报 58 1917]

    [9]

    Zou W Q, Lu Z L, Wang S, Liu Y, Lu L, Li L, Zhang F M, Du Y W 2009 Acta Phys. Sin. 58 5763 (in Chinese) [邹文琴、路忠林、王 申、刘 圆、陆 路、郦 莉、张凤鸣、都有为 2009 物理学报 58 5763]

    [10]

    Peng X D, Zhu T, Wang F W 2009 Acta Phys. Sin. 58 3274 (in Chinese) [彭先德、朱 涛、王芳卫 2009 物理学报 58 3274]

    [11]

    Tsui F, He L, Ma L, Tkachuk A, Chu Y S, Nakajima K, Chikyow T 2003 Phys. Rev. Lett. 91 17203

    [12]

    Ren P, Liu Z L, Ye J, Jiang Y, Liu J F, Sun Y, Xu P S, Sun Z H, Pan Z Y, Yan W S, Wei S Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 4322 (in Chinese) [任 鹏、刘忠良、叶 剑、 姜 泳、刘金峰、孙 玉、徐彭寿、孙治湖、潘志云、阎文盛、韦世强 2008 物理学报 57 4322]

    [13]

    Sun Y, Sun Z H, Zhu S Y, Shi T F, Ye J, Pan Z Y, Liu W H, Wei S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 5471 (in Chinese) [孙 玉、孙治湖、朱三元、史同飞、叶 剑、潘志云、刘文汉、韦世强 2007 物理学报 56 5471]

    [14]

    Dietl T, Ohno H, Matsukura F, Cibert J, Ferrand D 2000 Science 287 1019

    [15]

    Ferry D K 1975 Phys. Rev. B 12 2361

    [16]

    Miao M S, Lambrencht W R L 2003 Phys. Rev. B 68 125204

    [17]

    Kim Y S, Kim H, Yu B D, Choi D K, Chung Y C 2004 Key Eng. Mater. 264 1237

    [18]

    Kim Y S, Chung Y C, Yi S C 2006 Mater. Sci. Eng. B 126 194

    [19]

    Takano F, Wang W H, Akinaga H, Ofuchi H, Hishiki S, Ohshima T 2007 J. Appl. Phys. 101 09N510

    [20]

    Ma S B, Sun Y P, Zhao B C, Tong P, Zhu X B, Song W H 2007 Physica B 394 122

    [21]

    Wang K F, Liu J F, Zou C W, Xu P S, Pan H B, Zhang X G, Wang W J 2005 J. Vac. Sci. Tech. 25 75 (in Chinese) [王科范、刘金峰、邹崇文、徐彭寿、潘海滨、张西庚、王文君 2005 真空科学与技术学报 25 75]

    [22]

    Wang K F, Liu J F, Zou C W, Zhang W H, Xu P S, Xu F Q 2007 J. Vac. Sci. Tech. 27 4 (in Chinese) [王科范、刘金峰、邹崇文、张文华、徐彭寿、徐法强 2007 真空科学与技术学报 27 4]

    [23]

    Ankudinov A L, Bouldin C, Rehr J J, Sims J, Huang H 2002 Phys. Rev. B 65 104107

    [24]

    Liu J F, Liu Z L, Wang K F, Xu P S, Tang H G 2007 J. Vac. Sci. Tech. 27 5(in Chinese) [刘金峰、刘忠良、王科范、徐彭寿、汤洪高 2007 真空科学与技术学报 27 5]

    [25]

    Pan Z Y, Sun Z H,Xie Z, Yan W S, Wei S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 3344 (in Chinese) [潘志云、孙治湖、谢 治、阎文盛、韦世强 2007 物理学报 56 3344]

    [26]

    Wei S Q, Yan W S, Sun Z H, Zhong W J 2006 Appl. Phys. Lett. 89 121901

    [27]

    Kim H K, Kwon D, Kim J H, Ihm Y E, Kim D J, Kim H J, Baek J S, Kim C S, Choo W K 2004 J. Magn. Magn. Mater. 282 244

    [28]

    Teichert S, Sarkar D K, Schwendler S, Giesler H, Mogilatenko A, Falke M, Beddies G 2001 Microelectronic Engineering 55 227

    [29]

    Wolska A, Lawniczak-Jablonska K, Klepka M, Walczak M S, Misiuk A 2007 Phys. Rev. B 75 113201

    [30]

    Gottlieb U, Sulpice A, Lambert-Andron B, Laborde O 2003 J. Alloys Compd. 361 13

    [31]

    Zhou S Q, Potzger K, Zhang G F, Mücklich A, Eichhorn F, Schell N, Grtzschel R, Schmidt B, Skorupa W, Helm M, Fassbender J, Geiger D 2007 Phys. Rev. B 75 085203

  • [1]

    Ohno H 1998 Science 281 951

    [2]

    Akinaga H, Ohno H 2002 IEEE Trans. Nanotechnol. 1 19

    [3]

    Guo X G, Chen X S, Sun Y L, Zhou X H, Sun L Z, Lu W 2004 Acta Phys. Sin. 53 3545 (in Chinese) [郭旭光、陈效双、孙沿林、周孝好、孙立忠、陆 卫 2004 物理学报 53 3545]

    [4]

    Wang Y, Sun L, Han D D, Liu L F, Kang J F, Liu X Y, Zhang X, Han R Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 6651 (in Chinese) [王 漪、孙 雷、韩德栋、刘力峰、康晋峰、刘晓彦、张 兴、韩汝琦 2006 物理学报 55 6651]

    [5]

    Lin Q B, Li R Q, Zeng Y Z, Zhu Z Z 2006 Acta Phys. Sin. 55 873 (in Chinese) [林秋宝、李仁全、曾永志、朱梓忠 2006 物理学报 55 873]

    [6]

    Wang Z W, Jie W Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 1141 (in Chinese) [王泽温、介万奇 2007 物理学报 56 1141]

    [7]

    Yu Z, Li X, Long X, Cheng X W, Wang J Y, Liu Y, Cao M S, Wang F C 2008 Acta Phys. Sin. 57 4539 (in Chinese) [于 宙、李 祥、龙 雪、程兴旺、王晶云、刘 颖、曹茂盛、王富耻 2008 物理学报 57 4539]

    [8]

    Lin Z, Guo Z Y, Bi Y J, Dong Y C 2009 Acta Phys. Sin. 58 1917 (in Chinese) [林 竹、郭志友、毕艳军、董玉成 2009 物理学报 58 1917]

    [9]

    Zou W Q, Lu Z L, Wang S, Liu Y, Lu L, Li L, Zhang F M, Du Y W 2009 Acta Phys. Sin. 58 5763 (in Chinese) [邹文琴、路忠林、王 申、刘 圆、陆 路、郦 莉、张凤鸣、都有为 2009 物理学报 58 5763]

    [10]

    Peng X D, Zhu T, Wang F W 2009 Acta Phys. Sin. 58 3274 (in Chinese) [彭先德、朱 涛、王芳卫 2009 物理学报 58 3274]

    [11]

    Tsui F, He L, Ma L, Tkachuk A, Chu Y S, Nakajima K, Chikyow T 2003 Phys. Rev. Lett. 91 17203

    [12]

    Ren P, Liu Z L, Ye J, Jiang Y, Liu J F, Sun Y, Xu P S, Sun Z H, Pan Z Y, Yan W S, Wei S Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 4322 (in Chinese) [任 鹏、刘忠良、叶 剑、 姜 泳、刘金峰、孙 玉、徐彭寿、孙治湖、潘志云、阎文盛、韦世强 2008 物理学报 57 4322]

    [13]

    Sun Y, Sun Z H, Zhu S Y, Shi T F, Ye J, Pan Z Y, Liu W H, Wei S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 5471 (in Chinese) [孙 玉、孙治湖、朱三元、史同飞、叶 剑、潘志云、刘文汉、韦世强 2007 物理学报 56 5471]

    [14]

    Dietl T, Ohno H, Matsukura F, Cibert J, Ferrand D 2000 Science 287 1019

    [15]

    Ferry D K 1975 Phys. Rev. B 12 2361

    [16]

    Miao M S, Lambrencht W R L 2003 Phys. Rev. B 68 125204

    [17]

    Kim Y S, Kim H, Yu B D, Choi D K, Chung Y C 2004 Key Eng. Mater. 264 1237

    [18]

    Kim Y S, Chung Y C, Yi S C 2006 Mater. Sci. Eng. B 126 194

    [19]

    Takano F, Wang W H, Akinaga H, Ofuchi H, Hishiki S, Ohshima T 2007 J. Appl. Phys. 101 09N510

    [20]

    Ma S B, Sun Y P, Zhao B C, Tong P, Zhu X B, Song W H 2007 Physica B 394 122

    [21]

    Wang K F, Liu J F, Zou C W, Xu P S, Pan H B, Zhang X G, Wang W J 2005 J. Vac. Sci. Tech. 25 75 (in Chinese) [王科范、刘金峰、邹崇文、徐彭寿、潘海滨、张西庚、王文君 2005 真空科学与技术学报 25 75]

    [22]

    Wang K F, Liu J F, Zou C W, Zhang W H, Xu P S, Xu F Q 2007 J. Vac. Sci. Tech. 27 4 (in Chinese) [王科范、刘金峰、邹崇文、张文华、徐彭寿、徐法强 2007 真空科学与技术学报 27 4]

    [23]

    Ankudinov A L, Bouldin C, Rehr J J, Sims J, Huang H 2002 Phys. Rev. B 65 104107

    [24]

    Liu J F, Liu Z L, Wang K F, Xu P S, Tang H G 2007 J. Vac. Sci. Tech. 27 5(in Chinese) [刘金峰、刘忠良、王科范、徐彭寿、汤洪高 2007 真空科学与技术学报 27 5]

    [25]

    Pan Z Y, Sun Z H,Xie Z, Yan W S, Wei S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 3344 (in Chinese) [潘志云、孙治湖、谢 治、阎文盛、韦世强 2007 物理学报 56 3344]

    [26]

    Wei S Q, Yan W S, Sun Z H, Zhong W J 2006 Appl. Phys. Lett. 89 121901

    [27]

    Kim H K, Kwon D, Kim J H, Ihm Y E, Kim D J, Kim H J, Baek J S, Kim C S, Choo W K 2004 J. Magn. Magn. Mater. 282 244

    [28]

    Teichert S, Sarkar D K, Schwendler S, Giesler H, Mogilatenko A, Falke M, Beddies G 2001 Microelectronic Engineering 55 227

    [29]

    Wolska A, Lawniczak-Jablonska K, Klepka M, Walczak M S, Misiuk A 2007 Phys. Rev. B 75 113201

    [30]

    Gottlieb U, Sulpice A, Lambert-Andron B, Laborde O 2003 J. Alloys Compd. 361 13

    [31]

    Zhou S Q, Potzger K, Zhang G F, Mücklich A, Eichhorn F, Schell N, Grtzschel R, Schmidt B, Skorupa W, Helm M, Fassbender J, Geiger D 2007 Phys. Rev. B 75 085203

  • [1] 李培根, 张济海, 陶野, 钟定永. 二维磁性过渡金属卤化物的分子束外延制备及物性调控. 物理学报, 2022, 71(12): 127505. doi: 10.7498/aps.71.20220727
    [2] 王伟, 柳伟, 谢森, 葛浩然, 欧阳雨洁, 张程, 华富强, 张敏, 唐新峰. MnTe单晶薄膜的外延制备、本征点缺陷结构及电输运优化. 物理学报, 2022, 71(13): 137102. doi: 10.7498/aps.71.20212350
    [3] 肖嘉星, 鲁军, 朱礼军, 赵建华. 垂直磁各向异性L10-Mn1.67Ga超薄膜分子束外延生长与磁性研究. 物理学报, 2016, 65(11): 118105. doi: 10.7498/aps.65.118105
    [4] 张马淋, 葛剑峰, 段明超, 姚钢, 刘志龙, 管丹丹, 李耀义, 钱冬, 刘灿华, 贾金锋. SrTiO3(001)衬底上多层FeSe薄膜的分子束外延生长. 物理学报, 2016, 65(12): 127401. doi: 10.7498/aps.65.127401
    [5] 祝梦遥, 鲁军, 马佳淋, 李利霞, 王海龙, 潘东, 赵建华. 高质量稀磁半导体(Ga, Mn)Sb单晶薄膜分子束外延生长. 物理学报, 2015, 64(7): 077501. doi: 10.7498/aps.64.077501
    [6] 王萌, 欧云波, 李坊森, 张文号, 汤辰佳, 王立莉, 薛其坤, 马旭村. SrTiO3(001)衬底上单层FeSe超导薄膜的分子束外延生长. 物理学报, 2014, 63(2): 027401. doi: 10.7498/aps.63.027401
    [7] 潘惠平, 成枫锋, 李琳, 洪瑞华, 姚淑德. 蓝宝石衬底上生长的Ga2+xO3-x薄膜的结构分析. 物理学报, 2013, 62(4): 048801. doi: 10.7498/aps.62.048801
    [8] 李佳, 房奇, 罗炳池, 周民杰, 李恺, 吴卫东. Be薄膜应力的X射线掠入射侧倾法分析. 物理学报, 2013, 62(14): 140701. doi: 10.7498/aps.62.140701
    [9] 聂帅华, 朱礼军, 潘东, 鲁军, 赵建华. 分子束外延制备的垂直易磁化MnAl薄膜结构和磁性. 物理学报, 2013, 62(17): 178103. doi: 10.7498/aps.62.178103
    [10] 苏少坚, 汪巍, 张广泽, 胡炜玄, 白安琪, 薛春来, 左玉华, 成步文, 王启明. Si(001)衬底上分子束外延生长Ge0.975Sn0.025合金薄膜. 物理学报, 2011, 60(2): 028101. doi: 10.7498/aps.60.028101
    [11] 张燕辉, 陈平平, 李天信, 殷豪. GaAs(001)衬底上分子束外延生长InNSb单晶薄膜. 物理学报, 2010, 59(11): 8026-8030. doi: 10.7498/aps.59.8026
    [12] 张弘, 刘曦, 王兰喜, 曹江伟, 刘小晰, 魏福林. 基片对交替溅射制备的MnZn铁氧体薄膜结构和磁性的影响. 物理学报, 2009, 58(7): 4970-4975. doi: 10.7498/aps.58.4970
    [13] 李永华, 刘常升, 孟繁玲, 王煜明, 郑伟涛. NiTi合金薄膜厚度对相变温度影响的X射线光电子能谱分析. 物理学报, 2009, 58(4): 2742-2745. doi: 10.7498/aps.58.2742
    [14] 任 鹏, 刘忠良, 叶 剑, 姜 泳, 刘金锋, 孙 玉, 徐彭寿, 孙治湖, 潘志云, 闫文盛, 韦世强. MnxSi1-x磁性薄膜的结构研究. 物理学报, 2008, 57(7): 4322-4327. doi: 10.7498/aps.57.4322
    [15] 李洪涛, 罗 毅, 席光义, 汪 莱, 江 洋, 赵 维, 韩彦军, 郝智彪, 孙长征. 基于X射线衍射的GaN薄膜厚度的精确测量. 物理学报, 2008, 57(11): 7119-7125. doi: 10.7498/aps.57.7119
    [16] 曾凡浩, 章晓中. 脉冲激光沉积制备的Co80Cr20/Ti90Cr10薄膜的结构与磁性. 物理学报, 2007, 56(1): 522-528. doi: 10.7498/aps.56.522
    [17] 钦 佩, 娄豫皖, 杨传铮, 夏保佳. 分离X射线衍射线多重宽化效应的新方法和计算程序. 物理学报, 2006, 55(3): 1325-1335. doi: 10.7498/aps.55.1325
    [18] 李锐鹏, 王 劼, 李红红, 郭玉献, 王 锋, 胡志伟. 软x射线磁性圆二色吸收谱研究铁单晶薄膜的面内磁各向异性. 物理学报, 2005, 54(8): 3851-3855. doi: 10.7498/aps.54.3851
    [19] 王 劼, 李红红, 李锐鹏, 郭玉献, 王雅新. x射线磁性圆二色吸收谱分析Co膜厚度对原子磁矩和自旋磁矩的影响. 物理学报, 2005, 54(11): 5474-5480. doi: 10.7498/aps.54.5474
    [20] 杜晓松, S. Hak, O. C. Rogojanu, T. Hibma. 氧化铬外延薄膜的x射线研究. 物理学报, 2004, 53(10): 3510-3514. doi: 10.7498/aps.53.3510
计量
  • 文章访问数:  7973
  • PDF下载量:  702
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-05-22
  • 修回日期:  2009-12-01
  • 刊出日期:  2010-07-15

/

返回文章
返回