In situ Raman分光法による酸化鉄薄膜の構造解析とスピン構造

原位拉曼光谱分析氧化铁薄膜的结构和自旋结构

• 批准号: 09740524
• 负责人: 藤井 達生
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740524/
• 关键词: 磁性半導体; ヘマタイト; イルメナイト; 固溶体薄膜; 反応性蒸着法; エピタキシャル薄膜; エピタキシャリ薄膜; フェリ磁性; ラマン分光法

本研究者は、数年前、α-Al_2O_3単結晶基板上に成長したエピタキシャルα-Fe_2O_3薄膜のスピン構造が、バルク結晶のものと大きく異なっており、温度により膜面内から垂直方向へと興味あるスピンフリップ転移を示すことを見出し、注目された。この原因として、α-Fe_2O_3薄膜の成長過程に由来する格子歪みの発生が考えられる。本研究では成摸時にin situ Raman分光測定を行い、エピタキシャルα-Fe_2O_3薄膜の薄膜成長過程における構造変化を、連続的にとらえることを試みた。しかし、昨年度に引き続きRaman分光装置の光学系の改善を試みたが、膜厚が数原子層程度しかない超薄膜のRamanスペクトルを測定することはできず、薄膜成長初期の構造変化をとらえることには残念ながら成功しなかった。またその研究と並行して、活性化反応性蒸着法によりα-Al_2O_3(001)単結晶基板上にFeTiO_3-α-Fe_2O_3固溶体のエピタキシャル薄膜を作製した。基板温度500℃の低温で成膜した薄膜は、FeイオンとTiイオンが陽イオンサイトをランダムに占有したコランダム構造であった。一方、基板温度700℃で成膜したFe_<2-x>Ti_xO_3膜は、x≧0.4の組成範囲でFeイオンとTiイオンが規則的に配列したイルメナイト構造をとった。FeイオンとTiイオンか規則配列した薄膜のみかフェリ磁性を示した、しかしその自発磁化はイオンが完全に規則配列した場合に期待される値の半分以下であった。さらに、固溶体薄膜の比抵抗は、Fe^<2+>-Fe^<3+>イオンの混合原子価状態をとることにより10^<-1>Ωcmまで低下した。よって本系固溶体薄膜は、新しい酸化物磁性半導体薄膜の有力な候補となることを明らかにした。

The researchers は, several years ago, alpha Al_2O_3 単 crystal substrate に growth し た エ ピ タ キ シ ャ ル alpha Fe_2O_3 film の ス ピ ン tectonic が, バ ル ク crystallization の も の と big き く different な っ て お り, temperature に よ り within the membrane surface か ら vertical へ と tumblers あ る ス ピ ン フ リ ッ プ planning move を shown す こ と を see し, striking さ れ た. The reasons for the <s:1> と て て, the growth process of the α-Fe_2O_3 film に, the origin of the する grid deviation み, the occurrence of the が study えられる. This study で は into touch に in situ Raman spectral photometry を い, エ ピ タ キ シ ャ ル alpha Fe_2O_3 film の film growth process に お け る structure - を and even 続 に と ら え る こ と を try み た. し か し, yesterday's annual に き 続 き Raman spectroscopic device の optics の try improve を み た が, degree of membrane thickness が for atomic layer し か な い ultrathin membrane の Raman ス ペ ク ト ル を determination す る こ と は で き ず, thin film growth early の structure - を と ら え る こ と に は remnants read aloud な が ら successful し な か っ た. ま た そ の research と parallel し て, active the steamed 応 sex laws に よ り alpha Al_2O_3 単 (001) crystal substrate に FeTiO_3 - alpha Fe_2O_3 solid solution の エ ピ タ キ シ ャ ル film を cropping し た. Substrate temperature 500 ℃ の cryogenic で film-forming し た film は, Fe イ オ ン と Ti イ オ ン が Yang イ オ ン サ イ ト を ラ ン ダ ム に occupies し た コ ラ ン ダ ム tectonic で あ っ た. One party, the substrate temperature 700 ℃ で film-forming し た Fe_ < 2 - x > は, x ≧ 0.4 の Ti_xO_3 film fan 囲 で Fe イ オ ン と Ti イ オ ン に が rules with column し た イ ル メ ナ イ ト tectonic を と っ た. Fe イ オ ン と Ti イ オ ン か rules with column し た film の み か フ ェ リ magnetic を shown し た, し か し そ の since 発 magnetization は イ オ ン が に rules go completely し た occasions に expect さ れ る numerical の below half で あ っ た. さ ら に, solid solution film の than resistance は, Fe ^ 2 + > < - Fe ^ < 3 + > イ オ ン の mixed state of atomic 価 を と る こ と に よ り 10 ^ < 1 > Ω cm ま で low し た. Youdaoplaceholder0 this series of solid solution films た, new <s:1> <s:1> acidic magnetic semiconductor films <s:1> are strong な candidates となる とを とを Ming ら に に た た.

项目成果

T.FUJII: "Effect of Ti Doping on Crystallographic and Magnetic Properties of Epetaxial Hematite Films" Proceedings of the ISFA'97,. (in press).

T.FUJII：“Ti 掺杂对外延赤铁矿薄膜的晶体学和磁性的影响”ISFA97 会​​议记录。

Tatsuo Fujii: "Effect of Ti Doping on Crystallographic and Magnetic Properties of Epitaxial Hematite Films" Journal of Magnetic Society of Japan. vol.22 no.S1. 206-208 (1998)

Tatsuo Fujii：“Ti 掺杂对外延赤铁矿薄膜的晶体学和磁性的影响”日本磁学会杂志。

藤井達生: "Fe_3O_4/MO(M=Ni,Co)人工格子の作製と磁性" 粉体および粉末冶金. vol.45,no.1. 58-62 (1998)

Tatsuo Fujii：“Fe_3O_4/MO(M=Ni,Co)人工晶格的制造和磁性”《粉末与粉末冶金》第45卷，第1期（1998年）。