Electrical spin injection in p-type Si using Fe/MgO contacts
我们报道了在室温下用外延MgO（001）隧道势垒和Fe（001）电极在p型Si中成功地电产生自旋极化。反射高能电子衍射观察表明，外延Fe/MgO（001）隧道接触可以生长在（2 × 1）重建的Si表面上，而隧道接触生长在（1 × 1）Si表面上的多晶。透射电子显微镜图像显示出更平坦的界面相比，多晶结构的外延Fe/MgO/Si。对于Fe/MgO/p-Si器件，在300 K时，采用三端结构，观察到了Hanle效应和反转Hanle效应，证明了Si在室温下可以诱导自旋极化.对于具有多晶和外延MgO隧道接触的样品，从Hanle曲线的宽度推导出的有效自旋寿命分别为95 +/-6ps和143 +/- 10 ps。观察到的差异可以定性地解释为局部磁场引起的较大粗糙度的界面的多晶样品。具有外延Fe/MgO隧道接触的样品显示出更高的自旋积累幅度，相对于偏置极性具有几乎对称的行为，而多晶MgO样品则表现出相当不对称的演变。这可能归因于外延Fe/MgO（001）隧道接触的更高程度的自旋极化，其充当自旋过滤器。我们的实验结果表明，外延MgO势垒有利于在Si中产生自旋。
2012-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Exceeding 400% tunnel magnetoresistance at room temperature in epitaxial Fe/MgO/Fe(001) spin-valve-type magnetic tunnel junctions
通过调整各层的生长条件，结合溅射沉积Fe层，电子束蒸发MgO势垒和势垒界面调整，在外延Fe/MgO/Fe（001）交换偏置自旋阀磁性隧道结（MTJ）中展示了室温（RT）下417%和3 K下914%的巨隧道磁电阻（TMR）比。当这些层生长在高度（001）取向的Cr缓冲层上时，观察到作为MgO厚度的函数的具有约80%的大的峰谷差的清楚的TMR振荡。在|V| = 0.2~0.5 V时，在dI/dV（平行结构）中观察到了对称微分电导（dI/dV）谱。在3 K时，在dI/dV（平行结构）中出现了具有两个凹陷的精细结构，反映了Fe/MgO/Fe的高度相干隧穿。我们还观察到一个496%的TMR比在RT由2.24 nm厚的CoFe插入在底部的Fe/MgO界面。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
A p-type Heusler compound: Growth, structure, and properties of epitaxial thin NiYBi films on MgO(100)
采用磁控溅射法在MgO（100）衬底上直接外延制备了半导体NiYBi薄膜。（200）和（400）衍射峰的强度比I（200）/I（400）= 2.93，接近理论值（3.03）。用WIEN 2k计算了NiYBi的电子结构，发现NiYBi的间接带隙宽度为210 meV，用硬X射线光电子能谱学的线性二向色性得到的薄膜的价带谱显示出清晰的结构，与计算的NiYBi的能带结构符合得很好.
2012-09-25 cond-mat.mtrl-sci
X-ray magnetic circular dichroism study of epitaxial magnetite ultrathin film on MgO (100)
用X射线磁圆二色性（XMCD）研究了等离子体辅助氧化法在MgO（100）衬底上制备的Fe_3 O_4外延薄膜的自旋和轨道磁矩。该薄膜保留了相当大的总磁矩，即（2.7 ± 0.15）uB/f. u.，这是块状Fe 3 O 4的约70%。一个显著的非猝灭轨道矩高达（0.54 ± 0.05）uB/f. u。这可能是由于在Fe_3 O_4/MgO界面处的对称性破缺引起的。这种相当大的轨道矩将在通过电场的磁化反转中增加基于Fe 3 O 4的自旋电子器件的容量。
2015-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of Fe3O4 thin films on ZnO and MgO substrates
采用分子束外延技术在ZnO和MgO衬底上外延生长了磁铁矿薄膜。薄膜质量被发现是强烈依赖于生长过程中的氧分压。利用低能电子衍射（LEED）、HArd X射线光电子能谱学（HAXPES）、磁光克尔效应（MOKE）和X射线磁圆二色性（XMCD）分析结构、电子和磁性。衍射图清楚地显示出ZnO在（111）方向上的生长。垂直结构分析HAXPES深度剖析揭示了均匀的磁铁矿薄膜上的两种类型的基板。MOKE和XMCD测量均显示ZnO上的薄膜的面内易磁化，且磁矩降低。
2009-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Voltage control of magnetic anisotropy in epitaxial Ru/Co2FeAl/MgO heterostructures
磁异质结构中磁各向异性的电压控制（VCMA）是实现超低功耗高能效电子器件的关键技术。在这里，我们报告的第一个示范的VCMA效应在新型外延Ru/Co2 FeAl（CFA）/MgO异质结构与界面垂直磁各向异性（PMA）。制备了具有Ru/CFA/MgO结构的垂直磁化隧道结，并对CFA自由层的开关场进行了有效的电压控制。在室温（4K）下，CFA薄膜的VCMA系数达到108（139）fJ/Vm。通过重复测量证实了异质结构中的界面稳定性。还研究了界面PMA和VCMA效应的温度依赖性。结果发现，温度依赖性遵循幂律的饱和磁化强度的指数为~2。在这项工作中观察到的显着的VCMA效应表明，Ru/CFA/MgO异质结构可能是一个有前途的候选人与电压控制的自旋电子器件。
2016-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and crystalline structures of zero band-gap PdLuBi thin films grown epitaxially on MgO(100)
采用PdBi 2和Lu靶共溅射法在Ta-Mo缓冲MgO（100）衬底上制备了具有C1 b结构的拓扑绝缘体PdLuBi的薄膜。高质量的PdLuBi薄膜的外延生长证实了X射线光谱和反射高能电子衍射。的均方根粗糙度的薄膜是低至1.45 nm，虽然薄膜是在高温下沉积。薄膜成分接近理想的化学计量比。硬X射线光电子能谱学观察到的PdLuBi薄膜的价带谱与从头算计算的态密度完全对应。
2012-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Texture and morphology of epitaxially grown LuNi2B2C thin films on single crystalline MgO substrates of different orientation
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2010-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spin-orbit torque in Cr/CoFeAl/MgO and Ru/CoFeAl/MgO epitaxial magnetic heterostructures
利用绝热谐波霍尔测量方法研究了Cr/CoFeAl/MgO和Ru/CoFeAl/MgO磁性异质结构中的自旋轨道矩（SOT）有效场.在Cr和Ru层上生长了高质量的磁各向异性CoFeAl层。SOT有效场的大小被发现显着依赖于底层材料（铬或钌）以及它们的厚度。对于所有异质结，类阻尼纵向有效场（Δ HL）都随衬底厚度的增加而增加。相反，类场横向有效场（ΔH_T）随Ru厚度的增加而增加，而随Cr厚度的增加几乎不变或略有减小。在Cr衬底器件中观察到的ΔH_L的符号与Ru衬底器件中的相反，而ΔH_T的符号与Ru衬底器件中的相同，但幅度较小。ΔHL的方向相反表明Cr和Ru的自旋霍尔角符号相反，这与理论预测相一致。这些结果表明，即使对于具有小自旋轨道耦合的元素，如3d Cr和4d Ru，SOT也有相当大的贡献。
2016-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Effect of in-situ electric field assisted growth on anti-phase boundaries in epitaxial Fe3O4 thin films on MgO
反相边界（APB）通常作为所有尖晶石铁氧体薄膜中的初始生长条件的结果而形成。反尖晶石Fe 3 O 4外延膜中APBs的存在改变了它们的电子和磁性，由于强反铁磁（AF）的相互作用跨越这些边界。研究了原位电场辅助生长对异质外延Fe_3 O_4（100）/MgO（100）薄膜中APBs迁移的影响。电场辅助生长被发现，以减少跨APBs的AF相互作用，并作为结果APBs自由薄膜样的性能，这已被探测的电子，磁性和结构表征。与成核和/或生长的早期阶段相关联的能量的增加以及因此ad原子的表面迁移率的相应增加在控制APB的密度中起关键作用。这种创新的技术可以用来生长外延尖晶石薄膜与控制AF跨APBs的相互作用。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Isotropic non-local Gilbert damping driven by spin currents in epitaxial Pd/Fe/MgO(001) films
虽然理论和实验结果都证明了铁磁/半导体界面处的阻尼因子是各向异性的，但在重金属/铁磁金属（HM/FM）双层膜中，自旋电流驱动的非局域Gilbert阻尼因子是否是各向异性的还没有得到很好的理解.在这里，我们研究了不同的Pd和Cu覆盖层的外延Fe/MgO（001）薄膜的磁弛豫的面内角度和频率依赖性。在分析了寄生效应，如双磁振子散射（TMS）、镶嵌效应和场拖曳效应后，我们明确地观察到局域和非局域Gilbert阻尼在Fe（001）面上都是各向同性的，这表明在外延Pd/Fe异质结构中纯自旋电流的吸收与Fe的磁化方向无关.第一性原理计算表明，Pd/Fe界面的有效自旋混合电导在不同磁化方向上几乎不变，这与实验结果一致.这些结果提供了一个有价值的洞察纯自旋电流的传输和吸收，并促进我们利用下一代自旋电子器件。
2018-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling Magnetoresistance and Spin-Dependent Diode Performance in Fully Epitaxial Magnetic Tunnel Junctions with Rock-salt Type ZnO/MgO
我们制备了具有双层隧道势垒的完全外延Fe/ZnO/MgO/Fe磁性隧道结（MTJ），其中ZnO具有亚稳态岩盐晶体结构。我们观察到一个高的磁阻比高达96%，在室温下（RT），并发现这些MTJ具有不对称的电流-电压特性，其整流性能在很大程度上取决于铁电极的磁化取向。二极管的责任在零偏置电压（$β_{0}$），这是一个重要的性能指标收获应用，观察到高达1.3 A/W在RT的反平行排列的磁化，同时保持相当低的电阻面积（RA）的产品（几十k ${Ωμ}$ m $^2$）。即使具有相同的顶部和底部电极（Fe），所获得的$β_{0}$值也与由具有多晶相异电极的非晶双层隧道势垒组成的所报道的高性能隧道二极管的值相当。这强烈地表明，外延ZnO/MgO双层隧道势垒是有效的增强$β_{0}$，而没有显着增加的RA。此外，我们证明了零偏置异常的隧道电导，这源于磁振子激发在Fe/势垒界面，起着至关重要的作用，在观察到的自旋相关二极管的性能。结果表明，具有双层隧道势垒的全外延MTJ是建立高性能高频整流系统的有希望的候选者。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Spincaloric properties of epitaxial Co$_2$MnSi/MgO/Co$_2$MnSi magnetic tunnel junctions
用第一性原理计算研究了半金属Co $_2$ MnSi Heusler电极、MgO隧穿势垒和不同界面终端的外延磁性隧道结的电子输运和旋热性质。提出了一种新的方法spincaloric属性，绕过固有的线性响应近似的塞贝克系数和Sivan和Imry的方法相比。这种方法支持两个电极中的两个不同温度，并提供系统的精确电流和/或电压响应。此外，它占温度依赖的电极和有限偏压效应的化学势。我们发现，特别是前者是重要的获得定性正确的结果，即使化学势的变化很小。它示出了如何spincaloric属性可以定制的生长条件的选择。我们发现一个大的有效和自旋相关的Seebeck系数$-65$ $μ$ V/K在室温下的纯钴终止界面。我们建议在热操作的磁阻随机存取存储器模块，利用磁塞贝克效应，以最大限度地提高热致读出电压使用这样的接口。
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
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
Effect of interface states on spin-dependent tunneling in Fe/MgO/Fe tunnel junctions
用第一性原理计算研究了外延Fe/MgO/Fe（001）隧道结的电子结构和自旋相关隧穿。对于小的MgO势垒厚度的少数自旋共振带在两个接口的反平行磁化的隧穿电导作出了显着的贡献，而这些频带，在实践中，不匹配的无序和/或小的施加偏压的平行磁化。这解释了实验观察到的减少隧穿磁电阻（TMR）薄MgO障碍。我们预测，单层的Ag外延沉积在Fe和MgO之间的界面抑制隧道通过界面带，因此可以用于提高薄的障碍的TMR。
2005-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Strongly suppressed 1/f noise and enhanced magnetoresistance in epitaxial Fe-V/MgO/Fe magnetic tunnel junctions
通过在具有MgO势垒的外延磁性隧道结中减少FeV/MgO界面失配，使Fe电极与V合金化，显著抑制了磁性（平行）和磁性（反平行）状态1/f噪声，并增强了隧穿磁阻（TMR）。对0 <= x <= 0.25的Fe/MgO/Fe和Fe/MgO/Fe 1-xVx MTJ的室温电子输运和低频噪声的比较研究表明，当x < 0.1时，底部电极的V掺杂使归一化的电子输运和磁1/f噪声降低了近2个数量级。我们把增强的TMR和抑制的1/f噪声归因于强烈降低的失配和位错密度。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low temperature (Ts/Tm < 0.1) epitaxial growth of HfN/MgO(001) via reactive HiPIMS with metal-ion synchronized substrate bias
近年来，通过物理气相沉积的方法低温外延生长难熔过渡金属氮化物薄膜一直是先进薄膜技术中反复出现的主题。在本研究中，150 nm厚的外延HfN层生长在MgO（001）的反应高脉冲磁控溅射（HiPIMS），没有外部衬底加热。由于等离子体加热，最大膜生长温度Ts在70-150 °C的范围内，对应于Ts/Tm = 0.10-0.12（其中Tm是以K为单位的HfN熔点）。在HiPIMS过程中，由于强烈的气体稀薄和过渡到金属离子为主的等离子体，在生长的膜表面入射的气体和被捕获的金属离子通量在时间上被分离。在本实验中，将100 V的负偏压施加到衬底上，在整个沉积期间连续地施加或与离子通量的富金属部分同步。采用两种不同的惰性气体混合物，Ar/N2和Kr/N2，以探测与惰性气体质量和电离势相关的影响。X射线衍射、高分辨率倒易晶格图和高分辨率横截面透射电子显微镜分析的组合确立了所有HfN膜与衬底具有立方体上立方体取向关系，即，[001]HfN|| [001]MgO和（100）HfN||（100）MgO。在Ar/N2或Kr/N2中，用连续衬底偏压生长的层表现出相对高的镶嵌性和高浓度的被捕获的惰性气体。与此形成鲜明对比的是，在Kr/N2中生长的层，其衬底偏压与HiPIMS脉冲的富金属离子部分同步，具有低得多的镶嵌性，没有可测量的惰性气体掺入，并且硬度为25.7 GPa，与在Ts = 650 C（Ts/Tm …
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Charge-spin current conversion in high quality epitaxial Fe/Pt systems: isotropic spin Hall angle along different in-plane crystalline directions
我们报道了MgO[001]//Fe（6 nm）/MgO（7 nm）和MgO[001]//Fe（6 nm）/Pt（6 nm）的分子束外延生长，并表明通过自旋轨道铁磁共振（SO-FMR）的完整表征允许通过经典的FMR研究确定磁各向异性。测得外延Fe/Pt界面的自旋混合电导为（1.5 +- 0.5）x10^19 m^2，并估计了不同面内晶向的有效自旋霍尔角（SHA）。发现SHA在所有方向上都是相同的。当考虑到足够高的激励频率以实现均匀的磁化旋进时，Fe/Pt中外延Pt的有效自旋霍尔角为0.051 ± 0.005。我们讨论了确定这些相关自旋电子学参数的适当条件。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant saturation magnetization effect in epitaxial Fe16N2 thin films grown on MgO (001) substrate
α双素数Fe_（16）N_2是否具有巨饱和磁化强度（Ms）是近40年来磁学研究者面临的一个难题，这主要是由于人们对著名的Slater-Pauling（SP）曲线的坚定信念以及在计算其Ms时缺乏一致性。Fe 16 N2薄膜的面内晶格常数可以被精细调节以产生用于特别大的饱和磁化的有利条件。结合使用极化中子反射仪和X射线衍射的研究表明，随着在界面处的应变的增加，这些膜的Ms可以在很宽的范围内变化，从~2.1T（非高Ms）到~3.1T（高Ms）。我们认为，Fe_（16）N_2的平衡面内晶格常数位于自旋交叉点附近，通过对晶体结构的敏感调整，可以实现Fe位从低自旋到高自旋的转变.
2012-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of BaBiO3 thin films on SrTiO3(001) and MgO(001) substrates using molecular beam epitaxy and controlling their crystal orientations competition
本研究利用分子束外延在SrTiO3(001)和MgO(001)衬底上生长BaBiO3薄膜，揭示了其(001)与(011)取向竞争机制，并提出了阻断(011)取向、实现单一(001)取向可控生长的途径。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Structure and morphology of epitaxially grown Fe3O4/NiO bilayers on MgO(001)
该研究利用反应分子束外延制备MgO(001)上的Fe3O4/NiO双层膜，结合XPS、LEED和XRD揭示厚度依赖的弛豫、界面粗糙度及间距特征。
2015-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth and Electronic Structure of a Layered Zinc Pnictide Semiconductor, beta-BaZn2As2
BaZn 2 As 2被期待为良好的p型半导体，并且具有正交α相和更高对称性的四斜晶系β相的两个结晶相。在这里，我们报告的高品质的外延薄膜的tetraxantha β-BaZn 2As 2的单晶MgO（001）衬底上生长的反应固相外延技术。薄膜与衬底之间的面外和面内外延关系分别为BaZn_2As_2（001）//MgO（001）和BaZn_2As_2 [200]//MgO [200]。对于008的面外摇摆曲线，半峰全宽为0.082 °，对于200的面内摇摆曲线，半峰全宽为0.342 °。用原子力显微镜观察到台阶和平台结构。β-BaZn 2As 2的带隙被评估为约0.2eV，其远小于家族化合物LaZnOAs的带隙（1.5eV）。使用Heyd-Scuseria-Ernzerhof混合泛函的密度泛函理论计算支持小的带隙。
2013-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial EuO Thin Films on GaAs
我们展示了外延生长EuO GaAs反应分子束外延。借助于MgO扩散阻挡层在吸附控制的范围内生长薄膜。尽管存在较大的晶格失配，但EuO在MgO（001）上生长良好，并具有优异的磁性。GaAs外延层为立方叠立方结构，纵向磁光克尔效应测量表明，其克尔旋转角为0.57°，居里温度为69 K，有明显的反磁化。
2010-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of Superconducting Ba(Fe1-xCox)2As2 Thin Films on Technical IBAD-MgO Substrates
采用铁缓冲结构，在离子束辅助沉积（IBAD）MgO涂层导体模板上实现了Co掺杂BaFe_2As_2（Ba-122）超导薄膜的双轴织构生长。铁磷属元素化物涂层导体表现出超导转变温度为21.5 K，这是略低于钴掺杂的Ba-122薄膜单晶MgO基板上。即使在8 K下，自场临界电流密度也已超过10^5 A/cm 2。目前的实验突出了铁基超导体的可能涂层导体应用的潜力。
2010-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Very strong reduction of 1/f noise by Carbon doping in epitaxial Fe/MgO(100)12ML/Fe magnetic tunnel junctions with large density of barrier defects
本研究比较碳掺杂与未掺杂的高缺陷密度外延 Fe/MgO/Fe 磁性隧道结，发现碳通过调控缺陷弛豫、界面重构和界面共振态对称性显著抑制 1/f 噪声。
2012-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic structure and thermoelectric properties of epitaxial Sc1-xVxNy thin films grown on MgO(001)
本文研究MgO(001)上外延Sc1-xVxNy薄膜的电子结构对热电性能的影响，发现V 3d态和N空位缺陷共同调控载流子类型与输运性质，为理解Sc-N体系V合金化的热电机制提供基础认识。
2024-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Hard x-ray standing-wave photoemission insights into the structure of an epitaxial Fe/MgO multilayer magnetic tunnel junction
Fe/MgO磁性隧道结是一种经典的自旋电子学系统，具有当前重要的技术意义，并具有未来创新的兴趣。关键的磁性与难以接近的掩埋界面的结构直接相关，并且表面附近的Fe和MgO成分在暴露于空气时不稳定，因此更深的探测，非破坏性的原位测量非常适合该系统。因此，我们应用硬X射线光电子能谱（HXPS）和驻波（SW）HXPS在几keV的能量范围内探测外延生长的MgO/Fe超晶格的结构。超晶格由9个重复的MgO在Fe上通过磁控溅射在MgO（001）衬底上生长，具有保护性的Al 2 O3覆盖层。我们通过SW-HXPS确定9个重复中的8个是相似的和有序的，具有33 $\pm$ 4埃的周期，在界面处存在少量的FeO，并且具有约100 μ m的显著扭曲的顶部双层。在顶部MgO/Fe界面处的下层的氧化的3倍。在铁层的顶部和底部有不对称氧化的证据。我们发现暗场扫描透射电子显微镜（STEM）和X射线反射率测量的协议。通过STEM测量，我们确认了一个整体的外延堆叠与位错和翘曲的界面处的CA。5埃。我们还注意到一个明显的差异，在顶部的双层，特别是MgO，与可能的铁夹杂物。因此，我们表明，SW-HXPS可用于探测深埋界面的新型磁性器件与几埃的精度。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias effect in martensitic epitaxial Ni-Mn-Sn thin films applied to pin CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions
交换偏置效应常用于移动铁磁体的矫顽场。这种技术对于将磁性隧道结用作逻辑或存储器件至关重要。因此，两个铁磁电极的独立切换对于保证可靠的读出是必要的。在这里，我们证明了Ni-Mn-Sn的本征交换偏置效应可以用于将单向各向异性应用于磁性隧道结。为此，我们使用外延Ni-Mn-Sn薄膜作为钉扎层，用于微制造CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结。我们比较了磁场冷却后在$-10$ 1，kOe外场中通过磁化测量得到的交换偏置场（$H_{\text{EB}}$）与通过隧道磁阻测量得到的$H_{\text{EB}}$。两种方法的结果一致，我们发现在10 K时交换偏置约为$H_{\text{EB}}=130$，Oe，它随温度的升高而降低，在70 K以上消失.
2015-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant strain control of magnetoelectric effect in Ta/Fe/MgO
电场控制磁性的探索因其有趣的磁电现象以及自旋电子学的技术进步而受到密切关注。在此，从第一性原理电子结构计算，在过渡金属/铁磁体/MgO（TM/FM/MgO）异质结构中证明了外延应变对电压控制的垂直磁各向异性（VPMA）的巨大影响。通过调整的外延应变在Ta/Fe/MgO作为一个模型系统的TM/FM/MgO，我们发现明显不同的行为的VPMA从V-到Λ-形状的趋势与一个相当大的磁电系数，高达1000 fJ/Vm的顺序。我们进一步揭示了在应变下的VPMA调制主要是由在TM/FM界面处的Ta 5d-Fe 3d杂化轨道的固有的大的自旋轨道耦合所控制的，尽管在FM/MgO处的Fe 3d-O 2 p杂化是决定Ta/Fe/MgO的PMA的部分原因。这些结果表明，外延应变的控制，使工程的VPMA，并提供了物理见解的发散行为的VPMA和磁电系数中发现的TM/FM/MgO实验。
2016-08-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic and magnetic structure of epitaxial NiO/Fe$_3$O$_4$(001) heterostructures grown on MgO(001) and Nb-doped SrTiO$_3$(001)
我们研究了一些磁铁矿基薄膜的基本化学，电子和磁性。主要研究了MgO（001）和Nb-SrTiO $_3$（001）衬底上生长的NiO/Fe $_3$ O $_4$（001）双层薄膜。我们比较的结果与纯Fe $_3$ O $_4$（001）薄膜。结果发现，磁铁矿层被氧化，Fe $^{3+}$占主导地位的表面由于磁赤铁矿（$γ$ -Fe $_2$ O $_3$）的形成，这减少了磁铁矿层的厚度。从约20 nm的层厚度上的阳离子分布接近于化学计量的Fe $_3$ O $_4$。在NiO和Fe $_3$ O $_4$之间的界面处，我们发现Ni处于二价态，在Ni 2 p核心水平X射线光电子能谱中具有NiO典型的明确的光谱特征。通过XMCD可以排除明显的NiFe $_2$ O $_4$中间层的形成。磁光克尔效应测量揭示了显着更高的矫顽场相比，MgO（001）和45 $^{\circ}$旋转磁易轴上生长的磁铁矿薄膜。我们讨论了磁性层的自旋磁矩，发现磁矩随薄膜厚度的增加而增加。在较低的厚度下，在Nb-SrTiO $_3$上生长的NiO/Fe $_3$ O $_4$薄膜的自旋磁矩显著降低。20 nm或更高的厚度导致自旋磁矩接近块状磁铁矿的自旋磁矩。
2016-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Growth and spin-resolved photoelectron spectroscopy of the MgO/Fe(110) system
利用自旋分辨光电子能谱学、俄歇电子能谱和低能电子衍射研究了室温下在Fe（110）薄膜上外延生长的MgO层的电子和结构性质。Fe（110）薄膜费米能级处的自旋极化随MgO层厚度的增加而急剧下降，当MgO层厚度达到7 μ m时，Fe（110）薄膜的费米能级处的自旋极化随MgO层厚度的增加而急剧下降。这是由于在MgO（111）/Fe（110）界面处形成了一层薄的FeO层，从而减弱了本征自旋极化。
2004-04-18 cond-mat.mtrl-sci
How to enable bulk-like martensitic transformation in epitaxial films
本研究致力于不同的衬底和缓冲层材料的影响，在溅射沉积外延形状记忆Heusler合金的马氏体相变。为此，磁热Heusler合金Ni-Co-Mn-Al \cite{Teichert2015b}在MgO（001）、MgAl $_{2}$ O $_{4}$（001）和MgO（001）/V衬底上生长，这些衬底表现出与$-1.2\%$和$3.6\%$之间的Ni-Co-Mn-Al的晶格失配。由温度依赖的X射线衍射测量结果表明，形状记忆Heusler膜的最佳缓冲层不是具有最小晶格失配的缓冲层，而是具有最小杨氏模量和适度失配的缓冲层，因为弹性缓冲层可以在Heusler层的马氏体相变期间变形。此外，适度的晶格失配引起的外延应变不会显着改变马氏体相变温度。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetization of Co20Fe50Ge30 films induced by MgO interface
报道了在单晶MgO（001）衬底上外延生长Co_（20）Fe_（50）Ge_（30）薄膜。结构表征显示CoFeGe的（001）取向B2有序性与MgO势垒匹配良好。在MgO/CoFeGe/MgO结构中实现了垂直磁各向异性（PMA），优化的磁各向异性能量密度（K）为3 106 erg/cm 3。发现磁各向异性强烈依赖于MgO和CoFeGe层的厚度，这表明CoFeGe的PMA是由CoFeGe和MgO之间的界面各向异性贡献的。CoFeGe薄膜具有较低的阻尼常数，是一种很有前途的实现低开关电流的自旋电子材料。
2013-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Heusler Superlattice Co2MnAl/Fe2MnAl with Perpendicular Magnetic Anisotropy and Termination-Dependent Half-Metallicity
单晶Heusler原子尺度的超晶格，已被预测表现出垂直磁各向异性和半金属已成功地通过分子束外延生长。在GaAs（001）、MgO（001）和Cr（001）/MgO（001）衬底上生长了由全Heusler Co $_2$ MnAl和Fe $_2$ MnAl组成的具有一到三个晶胞周期的超晶格。电子能量损失谱图证实了明显的隔离外延Heusler层与高钴或高铁浓度的样品生长在室温附近的GaAs（001）。用过量的铝生长的超晶格结构具有显著较低的薄膜形状各向异性，并导致在GaAs（001）上生长的样品在低于200 K的温度下的面外自旋重取向转变。基于同步辐射的自旋分辨光电子能谱发现，超晶格结构改善了体布里渊区中X点附近的费米能级自旋极化。在MgO（001）上生长的化学计量的Co $_2$ MnAl终止的超晶格具有95%的自旋极化，而纯Co $_2$ MnAl膜具有仅65%的自旋极化。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure and local ordering in epitaxial Fe$_{100-x}$Ga$_x$/MgO(001) films
在这项工作中，我们研究了通过分子束外延在Mg 0（100）上生长的Fe $_{100-x}$ Ga $_x$的结构特性。我们结合了长距离和局部/化学选择性X射线探针（X射线衍射和X射线吸收光谱），以及通过透射电子显微镜和表面敏感$in situ$反射高能电子衍射的真实空间成像。对于衬底温度低于400 $^o$ ℃的$T_s$，我们获得$bcc$膜，而对于$x \approx$ 24和$T_s \geq$ 400 $^o$ ℃，观察到$fcc$相的成核。对于这两个系统的Ga anticlustering或局部范围有序现象出现。$bcc$膜的第一和第二配位壳层中的Ga/Fe组成与随机Ga分布所预期的不同，并且接近D 0 $_3$样有序相，导致Ga-Ga对数量最小化。另一方面，没有观察到真正的长程D 0 $_3$相，表明原子有序化仅发生在局部尺度上。总体而言，在这项工作中提出的外延生长程序，首先，避免了形成的长程有序的D 0 $_3$相，这是已知的是有害的磁致伸缩性能，第二，证明了生长$fcc$膜的可能性在温度远低于那些需要获得散装$fcc$样品。
2018-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear microwave response of epitaxial YBaCuO films of varying oxygen content on MgO substrates
我们用带状线谐振器在2.3GHz和1.7-80 K温度下研究了电子束共蒸发MgO上YBaCuO薄膜的非线性微波特性。薄膜的氧含量范围从强烈欠掺杂到过掺杂。在20 K以上，超导体对谐振器的非线性响应起主导作用。我们可以建立明确的相关性之间的非线性表面电阻，双音互调（IMD），和氧含量的薄膜，这表明超导序参量是重要的非线性。一个指数，而不是幂律表示的非线性电流-电压关系将需要解释我们的结果唯象。在20 K以下，MgO的介电损耗角正切占主导地位的谐振器的非线性响应。随着功率的增加，耗散损耗显著降低，伴随着增强的IMD。表面电抗通过一个浅的最小值在约5 K，独立的功率。我们将这些效应归因于MgO中杂质态的共振吸收。
2002-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A 4-fold-symmetry hexagonal ruthenium for magnetic heterostructures exhibiting enhanced perpendicular magnetic anisotropy and tunnel magnetoresistance
本文报道了MgO/Ru/Co_2FeAl/MgO异质结中出现的一种不寻常的具有四重对称性的六方Ru晶体取向，其中近似Ru（02-23）的生长归因于MgO、Ru和Co_2FeAl之间的晶格匹配。与Cr（001）层相比，Co2 FeAl/MgO界面的垂直各向异性显著增强。采用这种结构的MTJ产生了最大的隧道磁阻的垂直MTJ使用低阻尼Heusler合金。四重对称的六方Ru来自于具有空前高的晶体指数的外延生长，为立方和四方铁磁合金的垂直各向异性膜的发展开辟了独特的途径。
2014-08-16 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
Epitaxial thin film growth in the U-Ge binary system
School of Physics, University of Bristol（布里斯托大学物理学院）
通过直流磁控溅射共沉积U和Ge，在不同基底上稳定了UGe₃和UGe混合相薄膜，并观察到UGe₂和UO₂的形成，同时部分样品表现出高残余电阻比。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Cryogenic-temperature Grain-to-grain Epitaxial Growth of High-quality Ultrathin CoFe Layer on MgO Tunnel Barrier for High-performance Magnetic Tunnel Junctions
本研究利用100 K低温溅射在300 mm晶圆上实现CoFe超薄层在MgO势垒上的晶粒间外延生长，获得低至0.008的磁阻尼和低于10^-6的写入错误率，为VC-MRAM等高性能自旋电子器件的大规模制造奠定基础。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fully strained epitaxial Ti_{1-x}Mg_xN(001) layers
通过在5 mTorr纯N2中在600 °C下从钛和镁靶反应磁控共溅射在MgO（001）上沉积具有0.00 { \leq } x { \leq } 0.49的Ti 1-xMgxN（001）层。X射线衍射ω-2θ扫描、ω-摇摆曲线、θ-扫描和高分辨率倒易空间图表明，Ti_（1-x）Mg_xN层为岩盐结构单晶，与衬底（001）TiMgN{ \parallel }（001）MgO和[100]TiMgN{ \parallel } [100]MgO具有立方-立方外延关系。厚度d = 35-58 nm的层是完全应变的，面内晶格参数为4.212{ \pm }0.001 μ m，与MgO衬底的晶格参数匹配，而面外晶格参数随着x从TiN（001）的4.251 μ m增加到Ti 0.51 Mg 0.49 N（001）的4.289 μ m。这产生了Ti 1-xMgxN（001）的弛豫晶格参数ao =（1-x）aTiN + xaMgN-bx（1-x），其中aTiN = 4.239 μ m，aMgN = 4.345 μ m，弯曲参数b = 0.113 μ m。相比之下，d = 110-275 nm的较厚Ti 1-xMgxN（001）层部分（纯TiN）或完全（x = 0.37和0.39）弛豫，表明弛豫的临界厚度为50-100 nm。对于具有0.00 { \leq } x { \leq } 0.45的完全应变层，…
2019-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Growth and characterization of epitaxial LuNi2B2C thin films on MgO single crystals
制备了Tc高达15.8 K、剩余电阻率比高达15的双轴织构LuNi 2 BC薄膜。采用脉冲激光沉积技术，在MgO（110）衬底上制备了薄膜。通过对沉积速率的精确控制，双轴织构在较宽的沉积温度范围内是有利的。硼碳化物膜、\luo界面层和衬底之间的完全外延关系为（110）[001]MgO II（110）[001]Lu2O3 II（001）[100]LuNi2B2C。在\luni层中实现了约1 \textdegree的非常尖锐的面内排列和约2.5 \textdegree的面外排列。然而，使用不同沉积温度的系统研究表明，温度对于相形成和吸引人的超导性能至关重要。应用优化的沉积条件，临界温度高达15.8 K和陡峭的超导转变约0.3 K的可重复获得。我们进一步分析了在优化条件下沉积的一种膜的上临界场Hc2。沿[001]方向连续测量，并符合幂律。从该拟合获得的Hc 2（0）= 9.82 T的值与单晶数据非常一致，并且描述约0.19的小外部磁场的正曲率的幂指数指示膜中相对低的带内散射。
2010-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Structural, magnetic and transport properties of Co$_2$CrAl epitaxial thin films
本文报道了用脉冲激光沉积技术在单晶MgO（001）衬底上外延生长的CoPDMATHABMM CrAl Heusler合金薄膜的物理性质。X射线$θ$-2PDMATHABMN模式衍射表明，薄膜生长为单相B2型有序立方结构，具有（002）和（004）峰，薄膜沿MgO（001）方向取向。沿（220）平面的$ϕ$~扫描证实了四重对称性，发现外延生长关系为Co $_2$ CrAl（001）[100] $\vert$ $\vert$ MgO（001）[110]。通过对X射线反射率数据的分析，提取出了约12 nm的厚度。等温磁化强度（M-H）曲线证实了薄膜的铁磁性质，在5和300 K下具有明显的磁滞现象。从面内M-H曲线，确定饱和磁化强度值为2.1~$μ$ $_{\rm B}$/f. u.~在5~K和1.6~$μ$ $_{\rm B}$/f. u.在300 K时，薄膜的矫顽场为$\approx$ 522 Oe，表明薄膜在5 K时具有软FM行为。在500 Oe磁场下的热磁化测量表明，在100 K以下，场冷和零场冷曲线出现分叉。归一化场冷磁化曲线遵循T_PDMATHABMT依赖关系，居里温度在335 $\pm$ 11 K附近。此外，低温电阻率指示半导体行为与温度，我们发现一个负的温度系数的电阻率（5.2 $\times$ 10 $^{-4}$/K）。
2022-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of $\varepsilon$-Fe$_2$O$_3$ epitaxial layer on MgO(111)/GaN via an intermediate $γ$-Fe$_2$O$_3$-phase
在目前的研究中，我们已经证明了外延稳定的亚稳磁硬$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$相上的薄MgO（111）缓冲层生长到GAN（0001）表面上的顶部。在Fe $_2$ O $_3$和GAN之间引入4 nm厚的MgO缓冲层的主要目的是阻止Ga热迁移到氧化铁层中。虽然这种迁移和正交GaFeO $_3$的连续形成被认为是早期的同构$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$的成核的潜在触发，本工作表明，即使在MgO覆盖的GAN上，通过脉冲激光沉积生长单晶均匀的铁氧体薄膜也是可能的。通过电子衍射和X射线衍射研究了MgO / GAN上60 nm厚的Fe $_2$ O $_3$层的结构特性，两者都表明在生长$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$之前先形成了一薄层$γ$ -Fe $_2$ O $_3$ .的存在下的磁性硬铁氧体的温度依赖性的磁力测量独立确认。深度分辨X射线衍射和极化中子反射谱分析表明，界面处10. 0 nm的氧化铁层比$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$膜的主体积密度低，磁化强度高.通过拟合反射数据得到的密度和磁矩深度分布与MgO和$\varepsilon$-Fe $_2$ O $_3$之间磁降解的$γ$-Fe $_2$ O $_3$过渡层的存在很好地一致。磁电$\varepsilon$ -和自旋热电…
2019-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Co2FeAl Heusler thin films grown on Si and MgO substrates: annealing temperature effect
采用磁控溅射法在MgO（001）和Si（001）衬底上制备了10 nm和50 nm $_{2}$-FeAl（CFA）薄膜，并在不同温度下退火。X射线衍射显示，分别在Si和MgO衬底上生长的CFA膜为多晶或外延生长（根据CFA（001）[110]//MgO（001）[100]外延关系）。对于后者，当增加退火温度（Ta）时，化学顺序从A2相变化到B2相，而对于在Si上生长的CFA，仅观察到A2无序类型。微带铁磁共振（MS-FMR）的测量结果表明，在MgO衬底上生长的CFA的单轴和四重对称项的叠加的面内各向异性的结果。这四重各向异性，这完全消失的样品上生长的Si，是符合样品的晶体结构。四重各向异性场随着Ta的增加而减小，而单轴各向异性场在研究范围内几乎不受Ta的影响。MS-FMR数据还允许得出旋磁因子保持恒定并且交换刚度常数随着$T_{a}$而增加的结论。最后，FMR线宽随着Ta的增加而减小，这是由于化学有序性的增强。我们得到了一个非常低的本征阻尼参数（在MgO和Si上生长的50 nm厚的薄膜在615 °C退火时分别为1.3*10^-3和1.1*10^-3）。
2014-01-17 cond-mat.mtrl-sci
In situ GISAXS study of the growth of Pd on MgO(001)
采用掠入射小角X射线散射技术研究了不同衬底温度下Pd纳米颗粒在MgO（001）表面生长过程中的形貌。对获得的二维图案进行了定量分析，并推导出平均形态参数（形状，大小）。在650 K以上，团聚体的平衡形状为截顶八面体，并推导出界面能。
2007-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Nonlinear Microwave Response of Epitaxial YBa2Cu3O7-x Films on MgO
本文研究了电子束共蒸YBa_2Cu_3O_（7-x）薄膜在MgO衬底上的反常非线性微波响应。在2.3和11.2 GHz之间的几个频率和1.7 K和Tc之间的温度下，在带状线谐振器中测量的功率和温度相关的表面阻抗和双音互调失真。在T < 20 K的条件下，当微波电流增加到约1 mA时，所有8种薄膜的表面电阻Rs都降低了一个数量级。表面电抗Xs在同一区域仅表现出微弱的增加。在100 mA范围内的高电流下，观察到Rs和Xs通常的非线性增加。Rs的最小值与三阶互调信号中的显著平台相关。我们发展了一个唯象的双流体模型，包含了微波电流相关的准粒子散射率g和法向分数fn。该模型只包含三个可调参数。我们发现很好的协议与测量数据为常数fn和电流依赖的散射率g的幅度几乎随温度和频率线性增加。导致非线性微波响应的明显机制，如跨晶界的约瑟夫森耦合，非局域或非平衡效应不能解释的数据。这些反常现象反映了低维铜氧化物超导体中的比荷和自旋有序及输运现象。
2001-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Clamping effect on temperature-induced valence transition in epitaxial EuPd$_2$Si$_2$ thin films grown on MgO(001)
研究MgO(001)上外延EuPd$_2$Si$_2$薄膜中基底钳制效应抑制温度诱导价态转变，并通过输运测量揭示16-20 K的磁有序相变。
2022-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Morphological instability, evolution, and scaling in strained epitaxial films: An amplitude equation analysis of the phase field crystal model
应变外延膜的形态学性质的研究通过一个介观的方法开发，将薄膜的晶体结构和标准的连续理论。膜表面轮廓和性质，如表面能，液-固相容性间隙和界面厚度，被确定为失配应变和膜弹性模量的函数。我们分析了应力驱动的膜表面形态的不稳定性，导致应变岛的形成。我们发现了一个普遍的岛的大小和失配应变之间的比例关系，这表明了一个交叉从著名的连续弹性结果在弱应变的行为由一个“完美的”晶格弛豫条件。交叉发生的应变被证明是一个功能的液-固界面厚度，并观察到拉伸和压缩应变之间的不对称性。膜的不稳定性被发现是伴随着模式耦合的复杂振幅的表面形态的轮廓，与应变膜的结晶性质，但在传统的连续理论缺席的一个因素。
2010-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Strain Relaxation on Magnetotransport properties of epitaxial La_0.7Ca_0.3MnO_3 films
本文研究了在相同条件下用脉冲激光沉积技术制备的La_（0.7）Ca_（0.3）MnO_3外延薄膜（厚度为200 nm）的应变弛豫对磁输运性质的影响。所有的薄膜都是外延的，具有立方晶胞。采用SrTiO_3、LaAlO_3和MgO三种不同的单晶衬底，研究了应变弛豫量的变化。已经发现，对于较厚的膜的应变得到放松，并产生变量的无序依赖于应变松弛的强度。在SrTiO_3，LaAlO_3和MgO上沉积的薄膜的晶格弛豫幅度分别为0.384，3.057和6.411%。LaAlO_3和SrTiO_3上的薄膜显示出较高的T_{IM}（分别为243 K和217 K），而MgO上的薄膜的T_{IM}（191 K）较低。同样，SrTiO_3和LaAlO_3上的薄膜的T_C较陡，分别为245 K和220 K，而MgO上的薄膜的T_C为175 K。高弛豫度会产生更多的缺陷，因此MgO上的薄膜的TIM（T_C）显著低于SrTiO_3和LaAlO_3。我们采用了不同的方法，通过Mott的VRH模型来评估电阻率的变化，从而关联应变弛豫对LCMO薄膜磁输运性质的影响。用Mott的VRH模型分析了由于晶格弛豫引起的厚膜中无序的变化，这进一步证明了晶格弛豫的强度主要是通过增加层错、位错等缺陷的密度而产生无序，这些缺陷影响了厚外延La_（0.7）Ca_（0.3）MnO_3薄膜的磁输运性质。
2005-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain-driven magnetic anisotropy and spin reorientation in epitaxial Co V 2 O 4 spinel oxide thin films
Université de Strasbourg, CNRS, IPCMS, UMR 7504（斯特拉斯堡大学）；SIMaP, Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
通过应变工程调控CoV₂O₄薄膜的磁各向异性和自旋取向，实现电子与磁性性质的精细调控。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxy of Fe3O4 on Si(001) by pulsed laser deposition using a TiN/MgO buffer layer
氧化物材料在硅（Si）衬底上的外延对于使用氧化物的各种物理性质如铁电性、铁磁性或超导性的未来功能器件具有极大的兴趣。最近，具有高自旋极化的载流子的材料已经成为自旋电子学中的氧化物-氧化物混合器件的关注点。在这里，我们报告的脉冲激光沉积磁铁矿（Fe 3 O 4）在Si（001）衬底上清洁的原位激光束高温处理。在沉积氮化钛（TiN）和氧化镁（MgO）的双缓冲层之后，可以生长高质量的外延磁铁矿层，如通过RHEED强度振荡和高分辨率X射线衍射所验证的。
2003-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer exchange coupling in Co2FeAl0.5Si0.5/Cr/Co2FeAl0.5Si0.5 trilayers
研究了在MgO（001）单晶和热氧化Si衬底上生长的Co_2FeAl_（0.5）Si_（0.5）（CFAS）/Cr/CFAS三层膜的层间交换耦合。薄膜在MgO上为（001）外延，在SiO2上为（110）织构多晶。强烈的交换耦合，观察与1.5 nm厚的铬间隔层的膜。90度耦合在（001）外延膜中占主导地位。相反，反平行耦合存在于多晶的。讨论了层间耦合与结构的关系。
2008-11-20 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
