Влияние параметров осаждения методом импульсного лазерного осаждения на электрофизические и магнитные свойства пленок MnxSi1−x (x ~ 0.5) / Новодворский О.А., Паршина Л.С., Храмова О.Д., Черебыло Е.А., Михалевский В.А. 1 , Гусев Д.С. 1 , Дровосеков А.Б. 2 , Рыльков В.В. 3 , Николаев С.Н. 3 , Черноглазов К.Ю

Abstract

Тонкопленочные высокотемпературные магнитные полупроводники привлекательны для разработки элементов спинтроники, а также для устройств хранения и обработки информации. Одним из таких материалов является MnxSi1−x (x ~ 0.5) [1]. Возможность контролируемого изменения состава пленок MnxSi1−x и характера кристаллических дефектов в них представляет важную задачу для получения образцов, имеющих высокую температуру Кюри. В этой связи приобретает актуальность исследование влияния различных режимов осаждения методом импульсного лазерного осаждения на формирование магнитных фаз в пленках MnxSi1−x (x ~ 0.5). При получении пленок методом импульсного лазерного осаждения важными параметрами, влияющими на свойства осаждаемых пленок MnxSi1−x, являются плотность энергии на мишени [2] и давление буферного газа в процессе роста пленок [3]. В настоящей работе методом импульсного лазерного осаждения на подложках монокристаллического c- и r- сапфира получены тонкие пленки Si1−xMnx из поликристаллической мишени MnSi. Абляция мишени проводилась излучением второй гармоники YAG:Nd3+ лазера. Плотность энергии на мишени изменялась в диапазоне от 4 Дж/см2 до 10 Дж/см2 . Исследовано влияние типа кристаллической решетки подложки, а также типа и давления буферного газа (гелий, ксенон, азот) в вакуумной камере на состав, электрические и магнитные свойства тонких пленок Si1−xMnx. Установлено, что увеличение давления буферного газа приводит к снижению относительной концентрации кремния в пленке, уменьшению энергии осаждаемых частиц и уменьшению температуры Кюри пленки во всем исследуемом диапазоне плотности энергии на мишени. При низких давлениях буферного газа в пленке при плотности энергии на мишени больше 7 Дж/см2 в пленке формируется однородная высокотемпературная ферромагнитная фаза с температурой Кюри порядка 330 К. Установлено, что тип подложки влияет на электрические характеристики пленок Si1−xMnx. Пленки, полученные на подложках с-сапфира, обладают большей проводимостью в диапазоне температур от 10 до 300 К.