MnxSi1-x磁性薄膜的结构研究

利用X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构(XANES)方法研究了在Si(100)衬底上及600℃温度条件下用分子束外延(MBE)共蒸发方法生长的MnxSi1-x磁性薄膜的结构.由XRD结果表明,只有在高Mn含量(8%和17%)样品中存在着Mn4Si7化合物物相.而XANES结果则显示,对于Mn浓度在0.7%到17%之间的MnxSi1-x样品,其Mn原子的XANES谱表现出了一致的谱线特征.基于多重散射的XANES理论计算进一步表明,只有根据Mn4Si7模型计算出的理论XANES谱才能够很好的重构出MnxSi1-x样品的实验XANES谱.这些研究结果说明在MnxSi1-x样品中,Mn原子主要是以镶嵌式的Mn4Si7化合物纳米晶颗粒存在于Si薄膜介质中,几乎不存在间隙位和替代位的Mn原子.

射频磁控溅射制备Mn掺杂ZnO薄膜的结构和铁磁性能研究

采用射频磁控溅射法制备了Mn掺杂ZnO(Zn_(1-x)Mn_xO,其中x=0,0.03,0.06)薄膜。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)和超导量子干涉磁强计(SQUID)对薄膜结构和磁性能进行了研究。XRD和Raman研究表明,不同浓度Mn掺杂ZnO薄膜均为ZnO的六角纤锌矿结构,并沿(002)晶面择优取向,未检测到Mn以及与Mn相关的氧化物杂相。随着Mn掺杂浓度的增大,薄膜的结晶质量下降,晶粒尺寸减小。AFM研究结果与XRD和Raman结果相一致。SQUID测量表明Mn掺杂ZnO薄膜表现出室温铁磁性,Mn掺杂量x为0.03和0.06时,在1.59×10^(6)A/m磁场下的磁化强度分别为0.12和0.18 A·m^(2)/kg。随着Mn掺杂浓度的增大,磁化强度和矫顽力增大。基于XRD、Raman和AFM研究结果,可以认为Mn掺杂ZnO薄膜的铁磁性与杂相无关,属于样品的本征磁性。