不同氮流量制备Mn3CuNx薄膜及其电、磁输运性质的研究

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Mn_3CuN_x薄膜.通过控制制备过程中的反应气体氮气(N_2)流量(N_2/Ar+N_2),研究了氮含量对Mn_3CuN_x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.Mn_3CuN_X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.