Observation of Spin-glass-like Behavior in SrRuO3 Epitaxial Thin Films
本文报道了在极光滑（~1-3微米）外延（110）和（010）SrRuO_3薄膜中观察到的类自旋玻璃行为和强磁各向异性。磁化的易磁化轴总是垂直于膜的平面（单向），而与晶体取向无关。对符合海森堡模型的自旋玻璃行为的本质和起源进行了探讨。
2009-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Coupled spin dynamics in epitaxial trilayer heterostructures of ferrimagnetic garnet
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Northeastern University（东北大学）；Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Heriot-Watt University（赫瑞瓦特大学）
研究YIG/YIAG/YIG三层膜中通过偶极相互作用耦合的混合磁振子模式，结合FMR和μ-BLS测量与解析模型和微磁模拟，揭示低阻尼相干自旋动力学。
2026-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetic anisotropy and reversal in epitaxial Fe/MgO(001) films revisited
我们研究了具有四重面内磁各向异性和一个附加的单轴各向异性的Fe/MgO（001）薄膜的磁化反转，该单轴各向异性的取向和强度通过不同的生长几何形状和生长后处理进行调节。以前采用的180^{o}畴壁成核机制显然不能解释观察到的180^{o}磁化反转。一个新的反转机制与两个连续的畴壁成核一致地预测所有的场取向的开关场。我们的结果是相关的正确解释在许多其他外延金属和半导体薄膜的磁化反转。
2008-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Observation of compact ferrimagnetic skyrmions in DyCo$_3$ film
由于在薄膜中通过Dzyaloshinskiii-Moriya和/或偶极相互作用稳定的磁性skyrmions的实验发现，最近对具有反铁磁自旋的磁性skyrmions的兴趣激增，以克服铁磁材料中skyrmions固有的基本限制。在这里，我们报告的观察紧凑的亚铁磁skyrmions的类的金属玻璃组成的4f稀土和3d过渡金属元素的垂直磁各向异性，使用DyCo $_3$膜，这是确定相结合的X射线磁散射，扫描透射X射线显微镜，和霍尔传输技术。这些skyrmions，与反平行排列的Dy和Co的磁矩和一个约40纳米的特征核心半径，形成在成核和湮灭的磁迷宫状域图案表现出拓扑霍尔效应的贡献。我们的研究结果为亚铁磁/反铁磁自旋电子学领域的基础研究走向实际应用提供了一条有前途的路线。
2020-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin ferrimagnetic GdFeCo films with very low damping
铁磁材料作为自旋电子器件中的磁活性元件占主导地位，但具有诸如大杂散场和低操作频率的缺点。补偿亚铁磁体提供了一种替代方案，因为它们将反铁磁体的超快磁化动力学与铁磁体类自旋轨道扭矩（SOT）行为相结合。然而，为了在自旋电子器件中使用亚铁磁体，它们的有利性质必须在非晶薄膜（t < 10 nm）中也被保留。在本研究中，在高阻Si（100）衬底上生长了厚度为t = 2-20 nm的铁磁Gdx（Fe 87.5Co 12.5）1-x薄膜，并在室温下用宽带铁磁共振测量方法进行了研究。通过调整它们的化学计量比，在2nm的Gdx（Fe_（87.5）Co_（12.5））_（1-x）Sr_2O_3薄膜中首次观察到了近似补偿的行为，其有效磁化强度为Meff = 0.02 T，有效吉尔伯特阻尼常数为α = 0.0078，与迄今报道的30 nm薄膜的最低值相当。这些结果为超快和节能的亚铁磁自旋电子器件的发展展示了巨大的前景。
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Nernst effect in non-crystalline Gd-Fe ferrimagnetic alloy films for flexible thermoelectric applications
反常能斯特效应（ANE）是一种基于磁性金属的热电荷转换机制，在薄热电器件中的应用已得到广泛研究。低磁化强度和室温下的制备对于塑料衬底上的柔性ANE热电器件是重要的。因此，我们在这项研究中，通过系统地改变Gd组分x，研究了具有低磁化强度的亚铁磁GdxFe 100-x薄膜中的ANE。虽然具有接近磁补偿组分的Gd组分的Gd 33 Fe 67膜表现出非常低的磁化强度，但获得了2.13 uV/K的ANE系数|S_ANE|，这接近于迄今为止报道的最高值。最后，我们证明了ANE在柔性片材上沉积的Gd 33 Fe 67膜中。在保持样品柔性的同时获得了足够的ANE电压，表明该材料在利用Gd-Fe膜的ANE的热电器件中的潜在应用。
2021-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Nernst effect in compensated ferrimagnetic CoxGd1-x films
反常能斯特效应（ANE）是热电现象中最有趣的现象之一，它的物理基础和潜在应用引起了人们越来越多的兴趣。通常情况下，一个大的ANE响应观察到磁铁具有明显的磁化或非平凡的Berry曲率。在这里，我们报告了一个显着的ANE信号补偿亚铁磁CoxGd 1-x合金薄膜，表现出消失的小磁化。特别地，我们发现ANE信号的极性由过渡金属Co子晶格的磁化取向主导，而不是CoxGd 1-x膜的净磁化。这一观察结果是从ANE的传统理解中所不期望的，但类似于补偿亚铁磁体中的异常霍尔效应。我们把ANE的起源和它的共支配性质归结为共支配Berry曲率。我们的工作可能会引发更全面的了解ANE，并可能是有用的建设能源收集装置，采用ANE补偿亚铁磁体。
2022-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of low-moment ferrimagnetic Heusler Cr2CoGa thin films grown by molecular beam epitaxy
近年来，理论家们预测了许多具有低磁矩和大自旋极化率的自旋电子学应用材料。这些化合物被预测形成的逆Heusler结构，然而，这些化合物中的许多已被发现相分离。在这项研究中，有序的Cr2CoGa薄膜合成无相分离，使用分子束外延。本生长的薄膜表现出低的磁矩从反铁磁耦合的Cr和Co原子与SQUID磁强计和软X射线磁性圆二色性测量。电测量表明，热激活的电阻率与活化能为87毫电子伏。这些结果证实了自旋无隙半导体行为，这使得这些薄膜很好地定位为未来的设备。
2016-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Fast spin precession and strong perpendicular magnetic anisotropy in ferrimagnetic Mn4N thin films improved by Pd buffer layer
本文制备并研究Pd缓冲层上的亚铁磁Mn4N薄膜，证明其可通过拉伸应力弛豫增强晶体质量与PMA，并实现室温近100 GHz自旋进动。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films
磁skyrmions旋转的磁性纹理与新的特点，适合未来的自旋电子学和拓扑学的应用。最近的研究证实了Skyrmion在铁磁体中的室温稳定性。然而，这样的铁磁skyrmion显示出不期望的拓扑效应，skyrmion霍尔效应，这导致它们朝向器件边缘的电流驱动运动，其中skyrmion可以容易地被拓扑缺陷湮灭。最近的理论研究已经预测了反铁磁交换耦合skyrmions增强的电流驱动行为。在这里，我们提出了这些skyrmions和它们的电流驱动的动力学在亚铁磁GdFeCo薄膜的稳定。通过利用特定元素的X射线成像，我们发现，在Gd和FeCo子层的skyrmion是反铁磁交换耦合。我们进一步证实了亚铁磁Skyrmion可以以约50 m s-1的速度运动，约化Skyrmion Hall角θSkHE约为20°。我们的研究结果打开了亚铁磁和反铁磁skyrmionics的大门，同时提供了关键的实验证据，最近的理论研究。
2018-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic Simulation of Amorphous Ferrimagnetic TbFeCo Films with Exchange Coupled Nanophases
磁滞回线测量发现非晶铁磁TbFeCo薄膜在补偿温度附近表现出交换偏置效应。所观察到的交换各向异性被认为是源于分布在薄膜内的两个纳米级非晶相之间的交换相互作用。在这里，我们提出了一个计算模型的相分离TbFeCo使用微磁模拟。两种类型的细胞具有不同的Tb浓度分布在模拟空间内，以获得由两个纳米级非晶相组成的异质结构。每个单元包含分离的Tb和FeCo组分，形成两个反铁磁耦合的子晶格。利用该模型，我们能够证明交换偏置效应的存在，并且磁滞回线的移动与实验相一致。本文中开发的微磁性模型的异质磁性材料也可以解释一些最近的测量在晶体薄膜中的交换偏置效应。
2016-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rare-earth-free ferrimagnetic Mn4N sub-20 nm thin films as high-temperature spintronic material
本文通过反应溅射在 MgO 衬底上成功制备出具有垂直磁各向异性的无稀土亚 20 nm Mn4N 亚铁磁薄膜，并验证其低饱和磁化强度和高热稳定性，为实用化斯格明子自旋电子学器件提供了新材料平台。
2020-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-motive force in ferrimagnetic GdFeCo alloy films
非均匀磁结构产生涌现的电磁现象，如拓扑霍尔效应和自旋动力（SMF）。然而，关于SMF的实验报道很少，SMF与材料参数之间的关系仍然不清楚。在本研究中，我们利用自旋力矩感生铁磁共振方法研究了亚铁磁性GdFeCo合金薄膜中的SMF，并阐明了它们之间的关系。检测到的SMF的幅度变得大于由Gd掺杂的过渡金属合金FeCo的，并达到最大值附近的Gd组合物的面内和垂直磁化的薄膜之间的边界。根据分析计算，增强与磁化进动的轨迹有关。此外，我们还发现磁共振引起的SMF与阻尼常数的平方成反比。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in insulating ferrimagnetic gadolinium iron garnet thin films
通过简单地改变样品温度，我们对钆铁石榴石（GdIG）薄膜的磁各向异性进行了实验控制。通过SQUID磁强计测量获得的磁滞回线明确地揭示了易磁化轴从面外到面内的变化取决于样品温度。此外，我们证实了这些发现，通过使用温度依赖的宽带铁磁共振光谱（FMR）。为了确定有效磁化，我们利用FMR光谱的固有优势，其允许确定独立于顺磁性衬底的磁各向异性，而磁力测定法确定来自膜和衬底的组合磁矩。这使我们能够定量评估的各向异性和平滑过渡，从平面到垂直磁各向异性。此外，我们还导出了GdIG薄膜的温度依赖性$g$因子和Gilbert阻尼。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy induced spin re-orientation in chemically-modulated amorphous ferrimagnetic films
调整磁化的面内和面外取向之间的竞争的能力提供了一种构造在特定温度下具有急剧自旋重取向转变的热传感器的手段。我们已经观察到这种可调的，温度驱动的自旋重取向的结构非晶，亚铁磁性稀土-过渡金属（RE-TM）合金薄膜使用扫描透射X射线显微镜（STXM）和磁性测量。FeGd中自旋重取向转变的性质可以完全由膜的化学组成的非平衡、纳米级调制来解释。这种调制导致纳米级斑点的磁畴图案叠加在形成微米级图案化元件中的劳道配置的面内畴的背景上。正是这种散斑磁结构产生了与温度相关的尖锐的两步反转机制。通过温度平衡竞争各向异性的可能性为创建和操纵拓扑自旋纹理提供了机会。
2020-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Size-dependent mobility of skyrmions beyond pinning in ferrimagnetic GdCo thin films
磁skyrmions是旋转的磁性纹理，可以有效地驱动与偏转轨迹的自旋轨道扭矩。然而，钉扎减慢了skyrmions并改变了它们的轨迹，这阻止了与分析模型的定量比较。在这里，我们研究了自旋轨道力矩驱动的skyrmions在室温下的亚铁磁GdCo薄膜，低钉扎的非晶材料。在尖锐的电流脱钉阈值以上，我们观察到明显的线性速度随电流增加，外推到零和恒定的偏转角，达到高达200 m/s的高速度。随着Skyrmion直径的增加，迁移率增加，脱钉阈值电流减小，我们使用外部磁场来改变Skyrmion直径。基于Thiele方程的分析模型定量地再现了这些发现与一个单一的拟合参数。这验证了线性流态描述，并显示，特别是，skyrmion大小在其动力学的重要作用。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Itinerant and local magnetic moments in ferrimagnetic Mn2CoGa thin films probed by x-ray magnetic linear dichroism: experiment and ab initio theory
采用直流磁控共溅射法在MgO（001）衬底上制备了半金属Xa化合物Mn 2CoGa（Hg 2CuTi原型）外延薄膜。获得了体磁化强度为1.95（5）μ B/晶胞的高质量薄膜。L3，2 X射线磁性圆二色光谱与基于密度泛函理论（DFT）的计算结果一致，并揭示了两个不等价Mn矩的反平行排列. X射线磁性线性二向色性，在良好的协议与理论，以及，允许区分巡回和本地Mn时刻。基于非共线自旋密度泛函理论，我们发现两个Mn矩中的一个具有局域性，而另一个Mn矩和Co矩是巡游的。
2011-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Low Symmetry Phase in (001) BiFeO$_3$ Epitaxial Constrained Thin Films
用同步辐射X射线衍射确定了（001）取向的BiFeO $_3$外延薄膜的晶格。通过选择合适的包含固定（001）反射的散射区，我们发现室温下薄膜中存在类似于$M_A$相的低对称相。这些结果表明，在相稳定性的变化，从菱形体在大块单晶，在外延薄膜的修改单斜结构。
2005-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Ferroelectric HfO2 Films: Growth, Properties, and Devices
在掺杂HfO2多晶薄膜中首次报道铁电性之后大约十年，人们对这种材料产生了巨大的兴趣，铁电氧化物再次成为存储器行业的焦点。人们正在努力了解和控制铁电特性。与多晶薄膜相比，外延薄膜具有更少的缺陷和更可控的微观结构，因此对于这一目的非常有用。铁电HfO2的外延薄膜研究较少，但在2015年首次报道之后取得了重大进展。本文综述并讨论了外延HfO2的主要进展，考虑到生长，结构和铁电性能的研究，铁电相的识别，和设备的制造。我们希望这篇评论将有助于研究人员研究外延HfO2。它还可以帮助扩展铁电HfO2社区的兴趣，现在基本上集中在多晶样品，外延膜。
2021-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and magnetic characterization of EuSe thin films with various crystalline orientations
我们报道了在BaF 2、Pb 1-xEuxSe、GaAs和Bi 2Se 3衬底上用分子束外延生长EuSe薄膜的不同生长模式和相应的磁性。结果表明，EuSe在GaAs（111）和Bi_2Se_3上主要沿（001）晶向生长，而在BaF_2（111）和Pb_（1-x）Eu_xSe（111）上主要沿（111）晶向生长。高分辨率透射电子显微镜测量揭示了突变和高度结晶界面的（001）和（111）EuSe薄膜。与以前的研究一致，有序的磁性相包括反铁磁，亚铁磁和铁磁相。与以前的研究相比，我们发现了强滞后的反铁磁-亚铁磁过渡。在Bi 2Se 3上生长EuSe的外延膜和在EuSe上生长Bi 2Se 3的外延膜的能力使得能够进一步研究绝缘变磁材料和拓扑绝缘体的各个相之间的界面交换相互作用。
2021-06-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Epitaxial Ferroelectric La-doped Hf0.5Zr0.5O2 Thin Films
在铁电体Hf0.5Zr0.5O2中掺杂La是提高铁电体耐久性的一条很有前途的途径。然而，La对多晶膜的耐久性的有益影响可能伴随着保持力的下降。我们研究了掺镧外延薄膜的耐久性保持困境。与未掺杂的外延膜相比，在更宽的厚度范围内获得了大的极化值，而矫顽场是相似的，并且漏电流大幅降低。与多晶掺La薄膜相比，外延掺La薄膜表现出更强的疲劳性，但没有明显的唤醒效应和阻容保持困境。持久的唤醒效应常见的多晶La掺杂Hf0.5Zr0.5O2薄膜，是有限的几个周期，在外延膜。尽管疲劳，在外延镧掺杂薄膜的耐久性是超过1010个周期，这种良好的性能是伴随着超过10年的优秀保留。这些结果表明，唤醒效应和磁阻保持的困境是不是本征在La掺杂的Hf0.5Zr0.5O2。
2020-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Reduced Coercive Field in Epitaxial Thin Film of Ferroelectric Wurtzite Al0.7Sc0.3N
首次获得了具有明显极化-电场电滞特性的外延纤锌矿铁电薄膜。在W/c-蓝宝石衬底上的这种外延Al 0.7Sc 0.3N膜的矫顽场比在Pt/TiO x/SiO 2/Si衬底上的常规纤维织构膜的矫顽场小0.4 ± 0.3 MV cm-1（8%），这归因于外延膜中的c轴晶格参数小0.01 ± 0.007 MV cm-1。的应变和矫顽场的减少最有可能源于外延应变，而不是在热膨胀系数的失配。这些结果提供了一个洞察力，进一步降低矫顽场的新型纤锌矿铁电体使用外延失配应变。
2021-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Morphological evolution and surface/interface Fe-oxide formation in epitaxial Fe(001)/MgO(001) thin film
本研究利用电子束蒸发在MgO(001)衬底上生长外延Fe薄膜，通过同步进行RHEED与TM测量，分别监测了薄膜的结构与形貌演变。
2024-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of Néel-type skyrmions and domain walls in a ferrimagnetic DyCo$_3$ thin film
本研究以典型亚铁磁材料DyCo₃为对象，借助STXM和XMLD技术观测到其孤立斯格明子的畴壁为Néel型，证实了体系中本征DMI的存在，为亚铁磁材料手性自旋织构调控研究提供了关键依据。
2023-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial ferromagnetic semiconductor GdN thin films on Si substrate
本文已被作者撤回
2010-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Martensite structures and twinning in substrate-constrained epitaxial Ni-Mn-Ga films deposited by a magnetron co-sputtering process
为了获得Ni-Mn-Ga外延薄膜结晶在马氏体结构显示磁致重排（MIR）的马氏体变体，精细控制的组成是必需的。在这里，我们提出了如何共溅射过程可能有助于在Ni-Mn-Ga外延薄膜的发展。本文研究了用Ni-Mn-Ga三元靶和纯锰靶共溅射制备的一批Ni-Mn-Ga外延薄膜。共溅射工艺允许精确控制膜成分，并且能够在高温沉积期间保持Ni-Mn-Ga奥氏体的外延生长。它引起在室温下调节膜中的MIR-active 14-调制马氏体的含量，以及微观和宏观孪晶畴尺寸。
2011-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial germanidation of full-Heusler Co2FeGe alloy thin films formed by rapid thermal annealing
采用快速热退火诱导锗化方法，在绝缘体上硅（SOI）衬底上外延生长Fe/Co/赝Ge（001）-on-insulator（GOI）多层膜，制备了全Heusler Co2 FeGe（CFG）合金薄膜。X射线衍射（XRD）分析结果表明，薄膜沿[001]方向外延生长，且具有面内外延结构，薄膜的面内外延关系为[100]|| GOI[100]，虽然电影稍微包含纹理成分。强的（111）和（200）超晶格衍射强度表明，CFG薄膜具有高度有序的L21结构。薄膜的横截面高分辨率透射电子显微镜图像表明薄膜具有主要的外延和轻微的织构组分，这与XRD测量结果一致。外延元件直接生长在SOI衬底的BOX层上，而不形成任何界面层。
2010-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature photoluminescence study of thin epitaxial GaAs films on Ge substrates
采用有机金属气相外延（OMVPE）技术在Ge衬底上生长了厚度为140 ~ 1000 nm、不同Si掺杂水平的GaAs外延薄膜，并对其进行了低温光致发光（PL）光谱分析。
2007-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Sputtering based epitaxial growth and modeling of Cu/Si thin films
采用磁控溅射法制备了外延铜薄膜。沉积过程中的吸附原子受到沉积参数的影响，从而导致薄膜性能的变化。通过XRD和FESEM研究了薄膜的生长机理。对溅射外延薄膜生长过程进行了模拟。对溅射过程中的溅射产额、压强、温度、电流密度、沉积时间等参数进行了关联，并对溅射过程进行了分析。
2015-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Growth of epitaxial ReS2 thin film by pulsed laser deposition
采用脉冲激光沉积法（PLD）在c面蓝宝石衬底和MoS2模板上生长了大面积ReS2外延薄膜。在低于300 ℃的沉积温度下，薄膜倾向于以（0001）ReS2垂直于（0001）Al2O3和（0001）ReS2垂直于（0001）MoS2平行于（0001）Al2O3的方式生长。薄膜是在300摄氏度以上的温度下生长的多晶。与蓝宝石衬底相比，在MoS2模板上生长的薄膜的光滑度和质量得到了显著改善。结果表明，PLD法适合于大面积生长ReS2外延薄膜，具有实际的器件应用价值。
2018-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelastic coupling in epitaxial magnetic films: An ab-initio study
一种方法的开发，它允许确定一阶和二阶磁致弹性系数的磁性块状材料从从头计算的磁晶各向异性能作为预应变的函数。对体心立方Fe薄膜给出了满意的结果，并与外延Fe薄膜磁致伸缩应力测量的实验结果相吻合。
2000-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magnetic and thermoelectric properties in epitaxial polycrystalline SrRuO3 thin film
过渡金属氧化物薄膜显示出通用的电、磁和热性能，其可以通过经由多晶固体有意地引入宏观晶界来定制。在这项研究中，我们专注于修改的磁性和热输运性能的制造单和多晶外延SrRuO3薄膜，使用脉冲激光外延。采用原子级平坦的多晶SrTiO_3衬底外延稳定化技术，实现了每个晶粒的结晶质量与单晶对应物的结晶质量相当的外延多晶SrRu_3薄膜。特别是，减轻压缩应变附近的晶界，由于合并证明结构，这诱导增强的多晶外延薄膜的铁磁有序。与晶界相关联的结构变化进一步降低了热导率而不恶化电子输运，并且与它们的单晶对应物相比，导致外延多晶薄膜中增强的热电效率。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Tuning magnetic and optical properties through strain in epitaxial LaCrO3 thin films
研究了外延应变对钙钛矿型LaCrO_3（LCO）单晶薄膜磁性和光学性质的影响。采用脉冲激光沉积法在合适的衬底上生长LCO薄膜，施加不同的应变状态。实验和理论相结合的方法来证明晶格应变和功能特性之间的直接相关性。磁化结果表明，晶格各向异性对LCO薄膜的磁行为起着决定性的作用。薄膜晶格中的应变诱导四方性强烈影响LCO的光学跃迁和电荷转移带隙。这项研究开辟了新的可能性，定制LCO和相关材料的功能特性的应变工程在外延生长。
2021-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of topological insulator $β$-Ag2Te thin films
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所 新兴物质研究中心）
研究通过分子束外延法成功生长出β-Ag2Te薄膜，证实其二维金属导电性，为探索表面狄拉克态现象和异质结器件设计提供了平台。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
High carrier mobility epitaxially aligned PtSe2 films grown by one-zone selenization
少层PtSe 2薄膜在高速电子学、自旋电子学和光电探测器等领域具有广阔的应用前景。然而，大面积高度结晶薄膜的可重复制造仍然是一个挑战。在这里，我们报告使用一个区域硒化预溅射铂层的外延排列的PtSe 2膜的制造。我们研究了生长条件对不同初始厚度的Pt层制备的薄膜的结构和电学性能的影响。对于在升高的温度（600 °C）下生长的PtSe 2层获得最佳结果。该薄膜表现出的签名为一个长距离的面内排序类似的外延生长。通过霍尔效应测量确定的载流子迁移率在这些膜中高达24 cm 2/V.s。
2020-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Atomically Controlled Epitaxial Growth of Single-Crystalline Germanium Films on a Metallic Silicide
我们展示了高质量的外延锗（Ge）薄膜上的金属硅化物，Fe 3Si，直接生长在Ge（111）衬底上。利用分子束外延技术，我们可以在Fe_3Si（111）表面获得人为控制的硅（Si）或铁（Fe）原子排列。Si终止的Fe 3Si（111）表面使我们能够生长二维外延Ge薄膜，而Fe终止的表面导致Ge薄膜的三维外延生长。生长在Si终止表面上的高质量Ge几乎没有应变，这意味着Ge膜不是生长在低温生长的Si缓冲层上，而是生长在晶格匹配的金属Fe 3Si上。这项研究将为具有金属源极/漏极接触的垂直型锗沟道晶体管开辟一条新的途径。
2012-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Growth, microstructure and thermal transformation behaviour of epitaxial Ni-Ti films
外延薄膜有可能被用作模型系统的基础研究的马氏体相变在二元NiTi。本文讨论了在单晶MgO衬底上生长二元NiTi薄膜的问题。溅射沉积用于生长NiTi膜。通过互补的制备路线（具有不同的沉积温度和随后的热处理）制备的膜进行了研究，通过X射线衍射，电子显微镜，原子力显微镜，和电阻率测量，以优化膜的性能，特别是为了获得一个明确的取向的奥氏体晶胞和光滑的表面。我们的研究结果表明，沉积在升高的温度和仔细控制的后续热处理允许产生外延生长和光滑的NiTi薄膜，表现出可逆的一步或两步马氏体相变。
2016-12-21 cond-mat.mtrl-sci
X-ray interference effects on the determination of structural data in ultrathin La2/3Sr1/3MnO3 epitaxial thin films
我们分析了X射线衍射数据用于提取细胞参数的紧密匹配的基板上的薄膜。我们主要研究在（001）SrTiO_3单晶衬底上外延生长的La_（2/3）Sr_（1/3）MnO_3薄膜。它将被证明，由于薄膜和衬底的结构非常相似，数据分析必须明确考虑衬底和薄膜的衍射波的不同相位，以提取可靠的晶胞参数。这一发现的影响的理解应变效应的薄膜和界面将强调
2013-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Thin Films of a Chalcogenide Perovskite
硫系钙钛矿材料是一种新型的电子材料，但由于缺乏高质量的外延薄膜，其基本性能和应用受到限制。我们报道了用脉冲激光沉积法外延生长BaZrS 3（一种典型的硫属化物）薄膜。X射线衍射研究表明，薄膜是强烈的织构面外，并有一个明确的面内外延与衬底的关系。电子显微镜的研究证实存在的外延的前几层的膜在界面处，即使远离界面的膜是多晶与大量的扩展的缺陷，这表明有潜力进一步改善生长。X射线反射率和原子力显微镜显示光滑的薄膜表面和衬底与薄膜之间的界面。薄膜在带边附近有很强的光吸收，在可见光区有很强的光致发光。的光电探测器设备显示快速和有效的光响应与最高的开/关比BaZrS 3膜迄今为止报道。我们的研究为实现硫系钙钛矿的外延薄膜、异质结构和超晶格提供了机会，以探测基本物理现象和由此产生的电子和光子器件技术。
2021-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall Effect and Perpendicular Magnetic Anisotropy in Ultrathin Ferrimagnetic NiCo$_2$O$_4$ Films
反尖晶石铁磁NiCo $_2$ O $_4$具有高磁居里温度$T_C$、高自旋极化和应变可调的磁各向异性。了解这些有趣的磁性在NiCo $_2$ O $_4$薄膜的厚度缩放限制是至关重要的，它们在纳米自旋电子应用的实施。本文报道了MgAl $_2$ O $_4$基片上外延（001）NiCo $_2$ O $_4$薄膜在室温下的非常规磁输运性质。反常的霍尔效应测量表明，对于低至1.5个晶胞（1.2 nm）的薄膜，具有强的垂直磁各向异性，而对于3个晶胞和更厚的薄膜，$T_C$保持在300 K以上。反常霍尔电导率（$σ_{xy}$）的符号变化及其与纵向电导率（$σ_{xx}$）的标度关系可以归因于杂质散射和能带本征Berry曲率之间的竞争效应，后者在厚度驱动的金属-绝缘体转变后消失。我们的研究揭示了薄膜厚度在调整电荷相关、Berry相位效应、自旋轨道相互作用和杂质散射的相对强度方面的关键作用，为设计可扩展的外延磁性隧道结和使用NiCo $_2$ O $_4$的传感器件提供了重要的材料信息。
2022-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid reflections from multiple x-ray scattering in epitaxial bismuth telluride topological insulator films
碲化铋拓扑绝缘体外延薄膜由于在自旋电子学和量子计算中的潜在应用而受到越来越多的关注。外延膜的最重要的性质之一是由于横向晶格失配而存在界面缺陷，因为电活性缺陷可以极大地损害器件性能。通过描述立方衬底上的六方碲化铋薄膜中的混合反射，面内晶格失配的准确性比使用其他X射线衍射方法至少好20倍，提供了0.007\%横向晶格失配的明确证据，与薄膜结构中与范德华间隙相关的应力松弛一致。
2020-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Interface electronic structure at the topological insulator - ferrimagnetic insulator junction
利用角分辨光电子能谱学和X射线吸收磁圆二色性（XMCD）研究了三维拓扑绝缘体（TI）Bi 2Se 3薄膜和亚铁磁绝缘体Y3 Fe 5 O 12（YIG）薄膜之间的界面电子态.直接观察了Bi_2Se_3薄膜的表面态，并证实了Fe ~（3+）态在YIG薄膜中的局域3d自旋态。邻近效应可能用YIG膜中局域Fe 3d电子与Bi 2Se 3膜中表面和体态离域电子之间的交换相互作用来描述。居里温度（TC）可以通过减少具有相反自旋方向的界面Fe 2+离子的量来增加，所述相反自旋方向可观察为XMCD谱中的前边缘。
2016-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferrimagnetism and disorder in epitaxial Mn(2-x)Co(x)VAl thin films
四元全Heusler化合物Mn（2-x）Co（x）VAl（x = 1）被预测为半金属反铁磁体。四元化合物的薄膜，其中x = 0.采用直流和射频磁控共溅射法在加热的MgO（001）衬底上制备了2.磁结构的X-射线磁性圆二色性和化学无序进行了研究，其特征在于通过X-射线衍射。Mn_2VAl（x = 0）中观察到V与Mn的铁磁耦合。当x = 0.5时，我们还发现V和Co反平行于Mn的亚铁磁有序。利用相干势近似下的能带结构计算，对观测到的约化磁矩进行了解释。Mn 2 VAl对涉及Mn的无序非常敏感，因为最近邻Mn原子反铁磁耦合。Co_2VA_1具有B_2有序性，具有降低的磁化强度。在x >= 0.9的情况下，观察到常规的铁磁性，这与这些化合物中的原子无序密切相关。
2011-01-31 cond-mat.mtrl-sci
On ``Epitaxial Pb(Zr,Ti)O$_3$ thin films with coexisting tetragonal and rhombohedral phases''
本文提出了PZT薄膜- MgO基片系统的热膨胀效应理论.我表明，基板的弹性特性必须考虑到描述这种效果。
2001-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Dynamics of Domain Wall Propagation in Epitaxial Ferroelectric Thin Films
研究了外延Pb（Zr，Ti）O3薄膜在宽温度范围（3 - 300 K）内的铁电畴壁扩展。我们测量了不同电场下的畴壁速度，发现畴壁速度与电场有很强的非线性关系，特别是在低温下。我们发现，作为表面生长的问题之一，我们的畴壁速度数据从铁电外延薄膜可以分为蠕变，脱钉，和流动的制度，由于无序和弹性之间的竞争。速度和动力学指数的测量值表明，在外延薄膜的铁电畴壁是分形和钉扎由无序诱导的局域场。
2009-01-29 cond-mat.mtrl-sci
RBS/Channeling characterization of Ru(0001) and thin epitaxial Ru/Al$_2$O$_3$(0001) films
在绝缘衬底上的薄金属外延膜对于许多应用来说是必不可少的，例如在磁性器件中作为导电层或作为进一步生长的模板。在这项工作中，我们报告的单晶Al $_2$ O $_3$（0001）衬底上的外延Ru膜的生长磁控溅射和随后的系统表征使用卢瑟福背散射光谱的He离子在随机和沟道条件。我们包括Ru（0001）单晶的结果以供比较。沟道分析表明，厚度大于35 nm的薄膜生长与（0001）取向，一个明确的外延关系与衬底和高程度的晶体质量，可比的Ru（0001）单晶。厚度低至7 nm的较薄的膜，对于其外延应变的弛豫不完全，产生类似程度的去耦合。薄膜表面可以制备成清洁且有序的状态，以便在顶部进一步外延生长。
2021-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in multilayer systems with fully epitaxial NiO thin films
研究了完全外延的γ-Fe $_2$ O $_3$ /NiO（001）/Pt和Fe $_3$ O $_4$ /NiO（001）/Pt三层薄膜中热自旋电流的产生和输运.垂直于样品平面的热梯度通过自旋塞贝克效应在亚铁磁磁赤铁矿（γ-Fe $_2$ O $_3$）和磁铁矿（Fe $_3$ O $_4$）薄膜中产生磁振子自旋电流。自旋电流传播穿过外延的反铁磁绝缘NiO层，然后通过反向自旋霍尔效应在Pt层中被检测到。的自旋信号的传输研究作为NiO的厚度，温度和亚铁磁材料的自旋电流产生的函数。在磁赤铁矿上生长的外延NiO中，自旋塞贝克信号作为NiO厚度的函数呈指数衰减，热生磁振子的自旋扩散长度为λ $_{MSDL}$ = $1.6 \pm 0.2$ nm，在很大程度上与温度无关。我们没有看到增强的自旋电流信号，如先前报道的某些温度和厚度的NiO。在磁铁矿上外延生长的NiO中，温度平均自旋扩散长度为λ $_{MSDL}$ = $3.8 \pm 0.3$ nm，并且当NiO厚度为0.8 nm时，我们观察到自旋信号的增强，这表明即使对于完全外延生长，生长条件也会显著影响NiO的自旋输运性质。与相干自旋输运的理论预测相反，我们没有看到外延和多晶NiO层之间有很大不同的自旋扩散长度。
2018-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of phase transitions in polycrystalline and epitaxial BaTiO3 thin films by means of specific heat measurements
纳米结构的钙钛矿铁电体的热性能的实验数据的介绍和分析。本文讨论了改进的3 w法测量比热的能力，并用多晶（BaTiO_3/SiO_2，50-1100 nm）和外延（BaTiO_3/MgO，50-500 nm）薄膜的热性能进行了说明。揭示了多晶薄膜和纳米晶陶瓷比热、相变过剩熵演化的相似性。在400 K附近，外延膜的比热数据显示出极端扩散的反常现象，随着膜厚的减小，相变有向高温移动的微弱趋势。对于最薄的（50 nm）膜，直到480 K没有检测到异常。
2006-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Hall effect in Fe$_3$O$_4$ epitaxial thin films
用脉冲激光沉积法在MgO和Si衬底上制备了磁性外延薄膜。一个关键的结果是薄膜的性质几乎与块体材料的性质相同。对于40 - 50 nm厚的薄膜，室温下的饱和磁化强度和电导率分别为453 emu/cm ^3和225 1/（Ohm cm）。Verwey转变温度为117 K.霍尔效应表示在室温下对应于每分子式单位0.22个电子的电子浓度。正常和反常的霍尔效应都有一个负号。
2004-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Mn4N ferrimagnetic thin films for sustainable spintronics
自旋电子学是计算和存储设备的低功耗、超CMOS技术的基础，迄今为止仍然完全基于关键材料，如钴、重金属和稀土。在这里，我们表明，Mn 4 N，稀土自由亚铁磁体的丰富的元素，是一个令人兴奋的候选人的可持续自旋电子器件的发展。在SrTiO_3衬底上外延生长的Mn_4 N薄膜在毫米量级上具有垂直磁化强度、极高的非寻常霍尔角（2%）和光滑的畴壁等优异性能。此外，在没有自旋轨道力矩的情况下，畴壁可以通过自旋极化电流以创纪录的速度移动。这可以通过绝热自旋转移力矩的高效率来解释，这是由于降低的磁化强度和大的自旋极化的结合。最后，我们表明，通过SrTiO 3衬底的栅极电压的应用程序允许调制Mn 4 N矫顽场具有很大的效率。
2019-03-04 cond-mat.mtrl-sci
X-ray diffraction analysis to support phase identification in FeSe and Fe$_7$Se$_8$ epitaxial thin films
对脉冲激光沉积（PLD）法生长的硒化铁薄膜进行了X射线衍射（XRD）分析。该薄膜含有双外延结构的$β$ -FeSe和Fe $_7$ Se $_8$相，其中$β$ -FeSe相（001）在（001）MgO生长衬底上取向。Fe $_7$ Se $_8$在一定的生长条件下同时呈现两种不同的外延取向，表现出（101）-和（001）-取向。这些取向中的每一个都用所提供的XRD数据进行了验证。另外，示出了用于确定PLD靶组成以及$β$ -FeSe相的镶嵌结构的XRD数据。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Soft modes of collective domain-wall vibrations in epitaxial ferroelectric thin films
计算了外延薄膜中铁弹畴壁从平衡位置位移时的机械回复力，并讨论了它们的各种协同平移振荡模式。对于波矢量对应于第一布里渊区的中心和边界的畴壁超晶格的振动，挑选出的软模式是由最小幅度的回复力区分。结果表明，在多畴铁电薄膜中，壁振动的软模对薄膜介电常数的贡献非常大。
2000-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric nanodomains in epitaxial PbTiO3 films grown on SmScO3 and TbScO3 substrates
用Raman光谱和压电响应力显微镜技术研究了在相同条件下用MOCVD技术在SmScO_3和TbScO_3钙钛矿衬底上生长的320 nm厚PbTiO_3铁电外延薄膜的畴结构。讨论了声子频移和典型的畴结构模。结果表明，显着不同的域结构架构：域结构的PbTiO 3薄膜生长在SmScO 3占主导地位的a-域取向，而强烈的优先c-域取向被发现在PbTiO 3薄膜生长在TbScO 3衬底上。这两种情况之间的差异可以追溯到在沉积温度下的薄膜-衬底晶格失配。
2013-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Mixing Effect in a Promising Skyrmionic Material: Ferrimagnetic Mn$_4$N
元素的界面混合是在薄膜沉积中发现的公知现象。对于薄膜磁性异质结构，界面组成的不均匀性可以对所得的功能产生剧烈的影响。因此，必须小心表征预期用于器械的薄膜的组成和磁性。近年来，亚铁磁性Mn $_4$ N薄膜由于具有垂直磁各向异性、高畴壁迁移率和良好的热稳定性而引起了人们的广泛关注。在这项研究中，我们采用X射线光电子能谱学（XPS）和极化中子反射仪（PNR）测量，以研究在450 $^{\circ}$ C外延生长的MgO/Mn $^{\circ}$/Pt三层膜的界面。XPS显示在两个界面处的元素混合区域的厚度为近5 nm。使用PNR，我们发现，这些接口表现出基本上为零的净磁化强度在室温下。尽管在450 $^{\circ}$ C的高温沉积，混合区域的厚度与在室温下沉积的磁性膜中观察到的厚度相当。微磁模拟表明，这种界面混合不应该阻止小skyrmions的强大形成，与最近的实验一致。所获得的结果是令人鼓舞的潜力集成到未来的自旋电子器件的热稳定的Mn $_4$ N。
2022-08-04 cond-mat.mtrl-sci
