eng
Выпуск #1/2025
Ф.А.Усков, И.В.Верюжский
ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК СПИНОВОГО БЕСЩЕЛЕВОГО ПОЛУПРОВОДНИКА CoFeMnSi, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ОСАЖДЕНИЯ
ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК СПИНОВОГО БЕСЩЕЛЕВОГО ПОЛУПРОВОДНИКА CoFeMnSi, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ОСАЖДЕНИЯ
Просмотры: 1304
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.1.48.58
Представлены результаты исследования морфологии поверхности тонких пленок CoFeMnSi, выращенных на подложке MgO (100) методом импульсного лазерного осаждения в зависимости от выбранных технологических параметров изготовления. Показано, что при частоте импульсов лазерного излучения 1–2 Гц и энергии импульсов 150 мДж на подложке MgO (100) Растет тонкая островковая пленка CoFeMnSi со средним диаметром зерен D50% = 16,48 нм и значениями параметров шероховатости Ra = 1,29 нм, Rz = 13,06 нм. Уменьшение частоты импульсного лазерного излучения до 0,5 Гц и использование низкой энергии лазера, равной 150 мДж, приводит к изменению механизма роста пленки на послойно-островковый. Значения параметров шероховатости пленок, осажденных в этом режиме, снижаются до Ra = 0,61 нм и Rz = 11,51 нм. Послойный режим нанесения пленок удалось реализовать путем введения временных пауз, равных 1–2 мин, между нанесением каждого нового атомного слоя CoFeMnSi. Установлено, что выращенные пленки являются сплошными, дефекты и неровности микрорельефа их поверхности сглаживаются. Значения параметров шероховатости образцов, выращенных в послойном режиме, снизились до Ra = 0,31 нм и Rz = 4,60 нм. Изготовление тонких полупроводниковых пленок CoFeMnSi с высоким качеством поверхности открывает возможности для создания гетероструктур на их основе. При выбранных технологических параметрах роста изготовлены структуры MgO/CoFeMnSi/Co, средняя шероховатость поверхности которых составила Ra = 0,17 нм. Результаты работы могут быть использованы для изготовления многослойных структур на основе CoFeMnSi и их применения в устройствах спинтроники.
Представлены результаты исследования морфологии поверхности тонких пленок CoFeMnSi, выращенных на подложке MgO (100) методом импульсного лазерного осаждения в зависимости от выбранных технологических параметров изготовления. Показано, что при частоте импульсов лазерного излучения 1–2 Гц и энергии импульсов 150 мДж на подложке MgO (100) Растет тонкая островковая пленка CoFeMnSi со средним диаметром зерен D50% = 16,48 нм и значениями параметров шероховатости Ra = 1,29 нм, Rz = 13,06 нм. Уменьшение частоты импульсного лазерного излучения до 0,5 Гц и использование низкой энергии лазера, равной 150 мДж, приводит к изменению механизма роста пленки на послойно-островковый. Значения параметров шероховатости пленок, осажденных в этом режиме, снижаются до Ra = 0,61 нм и Rz = 11,51 нм. Послойный режим нанесения пленок удалось реализовать путем введения временных пауз, равных 1–2 мин, между нанесением каждого нового атомного слоя CoFeMnSi. Установлено, что выращенные пленки являются сплошными, дефекты и неровности микрорельефа их поверхности сглаживаются. Значения параметров шероховатости образцов, выращенных в послойном режиме, снизились до Ra = 0,31 нм и Rz = 4,60 нм. Изготовление тонких полупроводниковых пленок CoFeMnSi с высоким качеством поверхности открывает возможности для создания гетероструктур на их основе. При выбранных технологических параметрах роста изготовлены структуры MgO/CoFeMnSi/Co, средняя шероховатость поверхности которых составила Ra = 0,17 нм. Результаты работы могут быть использованы для изготовления многослойных структур на основе CoFeMnSi и их применения в устройствах спинтроники.
Теги: cofemnsi alloy gapless semiconductor laser deposition spintronics surface morphology thin films бесщелевой полупроводник лазерное осаждение морфология поверхности спинтроника сплав cofemnsi тонкие пленки
Получено: 16.10.2024 г. | Принято: 26.10.2024 г. | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.1.48.58
Научная статья
ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК СПИНОВОГО БЕСЩЕЛЕВОГО ПОЛУПРОВОДНИКА COFEMnSᵢ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ОСАЖДЕНИЯ
Ф.А.Усков1, асп., мл. науч. сотр., ORCID: 0009-0009-6269-9009
И.В.Верюжский1, к.т.н., ст. науч. сотр., ORCID: 0009-0007-6062-7744 / vervan2005@mail.ru
Аннотация. Представлены результаты исследования морфологии поверхности тонких пленок CoFeMnSi, выращенных на подложке MgO (100) методом импульсного лазерного осаждения в зависимости от выбранных технологических параметров изготовления. Показано, что при частоте импульсов лазерного излучения 1–2 Гц и энергии импульсов 150 мДж на подложке MgO (100) Растет тонкая островковая пленка CoFeMnSi со средним диаметром зерен D50% = 16,48 нм и значениями параметров шероховатости Ra = 1,29 нм, Rz = 13,06 нм. Уменьшение частоты импульсного лазерного излучения до 0,5 Гц и использование низкой энергии лазера, равной 150 мДж, приводит к изменению механизма роста пленки на послойно-островковый. Значения параметров шероховатости пленок, осажденных в этом режиме, снижаются до Ra = 0,61 нм и Rz = 11,51 нм. Послойный режим нанесения пленок удалось реализовать путем введения временных пауз, равных 1–2 мин, между нанесением каждого нового атомного слоя CoFeMnSi. Установлено, что выращенные пленки являются сплошными, дефекты и неровности микрорельефа их поверхности сглаживаются. Значения параметров шероховатости образцов, выращенных в послойном режиме, снизились до Ra = 0,31 нм и Rz = 4,60 нм. Изготовление тонких полупроводниковых пленок CoFeMnSi с высоким качеством поверхности открывает возможности для создания гетероструктур на их основе. При выбранных технологических параметрах роста изготовлены структуры MgO/CoFeMnSi/Co, средняя шероховатость поверхности которых составила Ra = 0,17 нм. Результаты работы могут быть использованы для изготовления многослойных структур на основе CoFeMnSi и их применения в устройствах спинтроники.
Ключевые слова: лазерное осаждение, бесщелевой полупроводник, спинтроника, тонкие пленки, морфология поверхности, сплав CoFeMnSi
Для цитирования: Ф.А. Усков, И.В. Верюжский. Изучение морфологии поверхности тонких пленок спинового бесщелевого полупроводника CoFeMnSi, полученных методом импульсного лазерного осаждения. НАНОИНДУСТРИЯ. 2025. Т. 18. № 1. С. 48–58. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.1.48.58.
Received: 16.10.2024 | Accepted: 26.10.2024 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.1.48.58
Original paper
MORPHOLOGICAL SURFACE ANALYSIS OF SPIN GAPLESS CoFeMnSᵢ SEMICONDUCTOR THIN FILMS GROWN BY PULSED LASER DEPOSITION
F.A.Uskov1, Postgraduate, Junior Researcher, ORCID: 0009-0009-6269-9009
I.V.Veryuzskii1, Cand. of Sci. (Tech), Senior Researcher, ORCID: 0009-0007-6062-7744 / vervan2005@mail.ru
Abstract. CoFeMnSi spin gapless semiconductor thin films were grown on a (100) oriented MgO substrate by pulsed laser deposition. In this work, we explored the dependence of CoFeMnSi thin film’s surface morphology on different parameters of growth process. It was shown that an island-like CoFeMnSi thin film with an average grain diameter of D50% = 16.48 nm and roughness parameters Ra = 1.29 nm, Rz = 13.06 nm grows on a (100) oriented MgO substrate if a laser pulse frequency is 1–2 Hz and a pulse energy is 150 mJ. Reducing the frequency of laser pulses to 0.5 Hz with the same pulse energy led to a change in the film growth mechanism to a mixed growth. The film initially grows in the layer-by-layer mode and then 3D islands gradually form. Roughness parameters of the films deposited in this mode decrease to Ra = 0.61 nm and Rz = 11.51 nm. It became possible to implement layer-by-layer film deposition mode by introducing time pauses of 1–2 minutes between the depositions of each CoFeMnSi atomic layer. We found out that the layer-by-layer grown films had solid structure, defects and irregularities of their surface microrelief were smoothed out. The roughness parameters of the samples grown in the layer-by-layer mode decreased to Ra = 0.31 nm and Rz = 4.60 nm. The production of CoFeMnSi thin films with high quality of surface opens up opportunities for fabrication of CoFeMnSi-based heterostructures. With the selected technological parameters of growth process we fabricated MgO/CoFeMnSi/Co thin film with average surface roughness of Ra = 0.17 nm using selected above technological parameters of growth process. The results of this work can be used in fabrication of multilayer structures based on CoFeMnSi and their application in spintronic devices.
Keywords: laser deposition, gapless semiconductor, spintronics, thin films, surface morphology, CoFeMnSi alloy
For citation: F.A. Uskov, I.V. Veryuzskii. Morphological surface analysis of spin gapless CoFeMnSi semiconductor thin films grown by pulsed laser deposition. NANOINDUSTRY. 2025. Vol. 18. No. 1. PP. 48–58. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.1.48.58.
ВВЕДЕНИЕ
Спиновые бесщелевые полупроводники (СБП) – новый класс перспективных материалов, применяющихся в современных устройствах спинтроники благодаря особенностям их зонной структуры и магнитным свойствам [1]. Среди успешно синтезированных химических соединений, проявляющих свойства СБП, наибольший интерес для спинтроники представляет четвертной сплав Гейслера CoFeMnSi (CFMS). Проявление свойств СБП в сплаве CFMS подтверждено экспериментально в работе [2]. Кроме того, по сравнению с обычными полупроводниками, CFMS обладает высокой температурой Кюри (~ 778 К) и намагниченностью насыщения Ms, составляющей 3,42 µB/f.u. [3], высокой спиновой поляризацией [4], а также низкой концентрацией носителей заряда [2, 5].
В настоящее время на основе пленок CFMS созданы различные экспериментальные устройства, например, магнитные туннельные переходы, элементы логики, датчики магнитного поля, магниторезистивная память произвольного доступа с переносом спинового момента (STT–MRAM) и др. [6]. Для изготовления таких устройств применяются многослойные гетероструктуры с чередованием слоев CFMS толщиной не более 20 нм, буферных диэлектрических слоев толщиной порядка 2 нм и ферромагнитных/парамагнитных металлических слоев, толщина которых может составлять от 5 нм и более [7]. Электрофизические характеристики подобного рода структур критически чувствительны к параметрам каждого нанесенного слоя, а также к неоднородностям и дефектам на границах раздела между слоями [8, 9].
В данной работе исследованы изменения морфологии поверхности тонких монокристалличесикх пленок CoFeMnSi и структур на их основе в зависимости от режимов изготовления. Для нанесения пленок CoFeMnSi на подложку MgO (100) и структур MgO/CoFeMnSi/Co применен метод импульсного лазерного осаждения (ИЛО). Исследования морфологии поверхности полученных образцов проводили методом атомно-силовой микроскопии.
Изготовление тонкой монокристаллической пленки CFMS со средней шероховатостью поверхности менее 0,5 нм позволит осаждать на ее поверхности последующие слои для формирования спинового магнитного туннельного перехода.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изготовление тонких пленок полупроводника CFMS проводили на установке ИЛО. Мишень, из которой распылялся материал, представляла собой четвертной сплав Гейслера CoFeMnSi с атомарным соотношением Co:Fe:Mn:Si 1:1:1:1 с чистотой исходных материалов 99,9%. Мишень кобальта с чистотой исходного материала 99,9% использовалась для нанесения дополнительного проводящего слоя.
Испарение материала мишени осуществляли импульсным KrF-лазером c длиной волны излучения 248 нм и длительностью импульса 20 нс. Структуру тонких пленок в процессе их роста наблюдали in situ с помощью оборудования для исследования дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭО). Контроль состава атмосферы в ростовой камере осуществлялся масс-спектрометром. Для измерения температуры использовали два оптических пирометра, расположенных c обеих сторон подложки. Для обеспечения равномерности распыления материала поверхности мишени она вращалась со скоростью 10 об/мин с постепенным смещением луча лазера от ее центра на расстояние в пределах диаметра мишени, равного 25 мм. Более подробно технология, параметры изготовления и особенности кристаллической структуры тонких пленок CoFeMnSi на подложках MgO (100) описаны в предыдущих работах [10, 11].
Измерение неровностей микрорельефа поверхности пленок проводили на сканирующем зондовом микроскопе СММ–2000 (№ 46918 в Госреестре средств измерений РФ) в режиме атомно-силовой микроскопии (АСМ) [12] с применением зондов-кантилеверов марки CSG30 фирмы TipsNano с радиусом закругления острия 10 нм. Величины параметров шероховатости, полученные в программном обеспечении микроскопа, соответствуют международному стандарту ISO 4287.
ФОРМИРОВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ CFMS-ПЛЕНОК
CFMS-пленки выращивали в вакууме при остаточном давлении в ростовой камере P = 1 · 10–5 Па. Перед каждым процессом осаждения мишень "тренировали", то есть предварительно распыляли материал мишени на закрытую заслонку: мишень подвергали облучению лазерными импульсами с частотой 1 Гц, количество импульсов равнялось 3000.
Для нанесения CFMS-пленок использовали химически чистые монокристаллические подложки MgO (100), хранившиеся в специализированной вакуумной упаковке. Поскольку MgO является гигроскопичным материалом, то для удаления гидратов с поверхности подложки проводился ее нагрев до температуры 1000 °С в ростовой камере установки.
Подложку выдерживали при указанной температуре три часа в атмосфере кислорода при давлении P = 1 · 10–2 Па. Кристаллическое состояние приповерхностной области подложки оценивали по рефлексам на картинах ДБЭО, получаемых в процессе ее отжига.
Расстояние "мишень – подложка" устанавливали равным 55 мм, а температуру – 650 °С. Энергия лазерного излучения составляла E = 150 мДж, частота импульсов f = 0,5–2 Гц, а количество импульсов равнялось 10 тыс. Тонкие пленки формировали в одну стадию без последующего термического отжига. Толщина получаемых пленок СFMS составила не более 20 нм.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для осаждения пленок CFMS использовали подложки MgO (100) производителя MO Sangyo размерами 10 × 10 мм, толщиной 0,5 мм, с односторонней полировкой поверхности и заявленным значением средней шероховатости Ra < 0,5 нм. Проведено сканирование поверхности MgO с помощью АСМ-микроскопа после извлечения подложки из упаковки и до ее отжига в установке ИЛО. На рис.1 показаны АСМ-изображение и профилограмма поверхности подложки MgO (100).
Значение средней шероховатости Ra, измеренное на микроскопе, составило 0,13 нм, что соответствует заявленным значениям Rz от производителя подложек. Дальнейшее осаждение пленок CFMS проводилось на данные подложки.
В результате проведенных исследований осажденных пленок CFMS было установлено, что параметры шероховатости поверхности пленок CFMS изменяются в зависимости от режимов и скорости их роста.
Осаждение материала CFMS на подложку MgO (100) при частоте импульсов лазерного излучения f = 1–2 Гц и энергии импульсов E = 150 мДж приводит к росту пленок CFMS по механизму Вольмера – Вебера [13, 14]. Наличие островков связано с высокой скоростью поступления материала мишени на поверхность подложки. Испаренные лазерным излучением атомы, попадая на подложку, не успевают равномерно распределиться по поверхности подложки и концентрируются вокруг закрепившихся на подложке атомов, образуя островки. Гранулометрический анализ пленки показал, что латеральный размер основного количества зерен на поверхности пленки находится в диапазоне от 9,6 нм (значение параметра D10%) до 25,1 нм (значение параметра D90%) (рис.2а).
Изготовление островковой пленки CFMS, имеющей высокую неоднородность и дефектность поверхности, делает невозможным осаждение последующих качественных тонких слоев, необходимых для формирования туннельного магнитного перехода. Если скорость поступления новых атомов на подложку будет высокой, то островковый режим роста пленки сохранится. Для повышения однородности пленки и уменьшения количества дефектов на ее поверхности необходимо снижать скорость поступления распыленных атомов на подложку.
Снижение скорости осаждения за счет уменьшения частоты импульсов до значений f = 0,5 Гц и использование низкой энергии лазерного импульса E = 150 мДж позволило наблюдать смену режима роста пленки на послойно-островковый Странского – Крастанова [15]. В этом режиме первые слои СFMS получаются сплошными. Затем, после достижения критической толщины пленки, рост пленки вновь становится островковым из-за возникающих напряжений между пленкой и подложкой [16].
Изменение механизма роста с послойно-островкового на послойный Франка – Ван дер Мерве [17] удалось добиться путем введения дополнительных пауз, равных 1–2 мин между нанесением каждого нового атомного слоя CFMS. Такие временные задержки в процессе формирования пленки позволяли атомам CFMS заполнять пространство между образовавшимися островками. При достижении толщины слоя более 2 нм островки сливались в однородную пленку. В этом режиме формирование каждого последующего атомного слоя CFMS на подложке MgO начинается после полного заполнения атомами предыдущего слоя пленки.
На рис.3 приведены АСМ-изображения, полученные от поверхностей тонких пленок CoFeMnSi, выращенных на подложке MgO (100) в островковом, послойно-островковом и послойном режимах.
Результаты АСМ-сканирования поверхности тонких пленок CFMS коррелируют с режимами их роста. Пленка, выращенная в режиме Вольмера – Вебера, состоит из островков, средняя высота которых достигает Rz = 13,06 нм, ее средняя шероховатость Ra = 1,29 нм, а значение Rmax = 14,24 нм (рис.3a). При переходе от островкового режима роста к послойно-островковому наблюдается изменение параметров шероховатости микрорельефа пленки до значений Ra = 0,61 нм, Rz = 11,51 нм, а значение Rmax = 13,25 нм (рис.3b). При послойном режиме роста средняя шероховатость поверхности тонкой пленки CoFeMnSi составила Ra = 0,31 нм, а значения Rz и Rmax равнялись 4,6 и 7,91 нм, соответственно (рис.3с). В табл.1 приведены сравнительные параметры шероховатости тонких пленок, полученных при различных механизмах роста.
Анализ полученных результатов показывает, что уменьшение частоты импульсного лазерного излучения с 2 до 0,5 Гц приводит к значительным изменениям структуры пленки и морфологии ее поверхности. Различия в топографии поверхности пленок отражаются на средней шероховатости микрорельефа пленок, величина которой уменьшается с 1,29 нм для островковой пленки до 0,31 нм для пленки CFMS, осажденной в послойном режиме.
На профилограммах поверхности тонких пленок CFMS, приведенных на рис.4, наблюдается значительное уменьшение высоты островков материала пленки при переходе от островкового (рис.4a) к послойно-островковому (рис.4b) режиму роста. Средний размер (S) микрозерен поверхности пленок незначительно уменьшается при переходе от островкового режима роста к послойно-островковому. Переход к послойному режиму роста тонкой пленки CFMS (рис.4c) сопровождается значительным уменьшением параметра S, сглаживанием микрорельефа поверхности и уменьшением перепада высот пленки до ~1,6 нм. Профиль поверхности пленки, осажденной в послойном режиме, практически повторяет профиль поверхности чистой подложки MgO (100), что является подтверждением послойного осаждения полученной пленки. Состояние кристаллической решетки глубинных слоев полученных пленок обсуждается более подробно в работе [18].
Параметры шероховатости, осажденной в послойном режиме пленки CFMS, соизмеримы с параметрами кремниевых пластин, используемых при производстве современных интегральных схем, средняя шероховатость которых составляет величину <0,5 нм. Полученные результаты могут быть использованы для формирования на поверхности выращенного слоя CFMS тонких пленок различных материалов с высокой упорядоченностью кристаллической структуры и с минимальным количеством дефектов и неоднородностей на границе раздела между слоями. Для этого необходимо иметь возможность последовательного нанесения необходимых слоев гетероструктуры на подложку.
В данной работе на установке ИЛО был применен механизм револьверного типа для осаждения на поверхности пленки СFMS, выращенной в послойном режиме, тонкого слоя кобальта. Формирование пленки CFMS и пленки Co происходило в условиях одного технологического процесса в автоматическом режиме, что исключает осаждение нежелательных примесей в пленках и на границе раздела CFMS и Co. В результате была изготовлена структура MgO/CoFeMnSi/Co. АСМ-сканирование поверхности полученной структуры показало, что осаждение тонкого слоя Co на пленку CoFeMnSi привело к уменьшению средней шероховатости микрорельефа поверхности до Ra = 0,17 нм (рис.5). Из представленных данных видно, что рельеф поверхности полученной пленки кобальта практически повторяет рельеф поверхности пленки CFMS, показанной на рис.4c, что позволяет сделать вывод о высокой упорядоченности кристаллической структуры полученной пленки и ее эпитаксиальном росте.
Таким образом показано, что выбранные технологические параметры эпитаксиального роста пленок CFMS и дополнительных слоев из других материалов позволяют изготовить многослойные структуры для устройств спинтроники. Электрофизические характеристики таких структур будут зависеть от многих факторов, к важнейшим из них относятся: кристаллическое совершенство выращиваемых слоев, состояние поверхности и границы раздела между слоями, а также состав получаемых пленок.
ВЫВОДЫ
Проведено исследование микрорельефа поверхности тонких монокристаллических пленок CoFeMnSi, изготовленных методом импульсного лазерного осаждения на подложку MgO (100). Измерение параметров шероховатости поверхности пленок осуществлялось методом атомно-силовой микроскопии. Установлено, что при уменьшении частоты импульсного лазерного излучения с 2 до 0,5 Гц и использовании низкой энергии лазерного импульса, равной 150 мДж, островковый механизм роста пленки изменяется на послойно-островковый. Смена механизма роста на послойный достигается введением временных пауз равных 1–2 мин при осаждении каждого нового атомного слоя. Выращивание пленок CFMS в послойном режиме привело к сглаживанию неровностей и дефектов микрорельефа поверхности. Средняя шероховатость тонких пленок CoFeMnSi уменьшилась с 1,29 до 0,31 нм при уменьшении частоты импульсного лазерного излучения. Выбранные оптимальные параметры изготовления тонких пленок были применены для выращивания структуры MgO/CoFeMnSi/Co. Средняя шероховатость поверхностного слоя кобальта Ra составила 0,17 нм. Результаты работы могут быть использованы для изготовления многослойных структур на основе CFMS и их применения в устройствах спинтроники.
БЛАГОДАРНОСТИ
Финансирование работы: Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания (Соглашение FSMR-2024-0004).
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Rani D., Bainsla L., Alam A., Suresh K.G. Spin–gapless semiconductors: Fundamental and applied aspects // J. Appl. Phys. 2020. Issue 128. P. 220902. https://doi.org/10.1063/5.0028918
Bainsla L., Mallick A.I., Manivel Raja M. et al. Spin gapless semiconducting behavior in equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy // PHYSICAL REVIEW. 2015. Vol. 91. Issue 10. P. 104408. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.
104408
Mishra V., Barwal V., Pandey L., Gupta N.K. et al. Investigation of spin gapless semiconducting behavior in quaternary CoFeMnSi Heusler alloy thin films on Si (100) // Journal of Magnetism and Magnetic materials. 2022. Vol. 547. P. 168837. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168837
Fecher G.H. et al. Electronic, structural, and magnetic properties of the half-metallic ferromagnetic quaternary Heusler compounds CoFeMnZ (Z = Al, Ga, Si, Ge) // Physical Review B. 2011. Vol. 84. Issue 22. P. 224416. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.224416
Kushwaha Varun K., Rani J. et al. Possible spin gapless semiconductor type behaviour in CoFeMnSi epitaxial thin films // Appl. Phys. Lett. 2017. Issue 111. P. 152407. https://doi.org/10.1063/1.4996639
Фетисов Ю.К., Сигов А.С. Спинтроника: физические основы и устройства / РЭНСИТ. 2018. Т. 10. № 3. С. 343–356. https://doi.org/10.17725/rensit.2018.10.343
Bainsla L., Suzuki K.Z., Tsujikawa M. et al. Magnetic tunnel junctions with an equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy electrode // Appl. Phys. Lett. 2018. Issue 112. P. 052403. https://doi.org/10.1063/1.5002763
Bainsla L. et al. Low magnetic damping for equiatomic CoFeMnSi Heusler alloy // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. Vol. 51. Issue 49. P. 495001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aae4ef
Feng Y. et al. Structural stability, half–metallicity and magnetism of the CoFeMnSi/GaAs(001) interface // Applied Surface Science. 2015. Vol 346. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.
2015.01.143
Верюжский И.В., Приходько А.С., Усков Ф.А., Григорашвили Ю.Е., Боргардт Н.И. Формирование монокристаллических пленок сплава Гейслера на основе соединения CоFeMnSi на подложке MgO. Письма в ЖТФ. 2024. Т. 50. В. 22. С. 61–64.
Верюжский И.В., Приходько А.С., Усков Ф.А., Григорашвили Ю.Е., Боргардт Н.И. Импульсное лазерное осаждение монокристаллических пленок сплава Гейслера CoFeMnSi на подложке MgO. Известия Высших Учебных Заведений. Электроника. 2024. Т. 29. В. 6. С. 703–714.
Логинов Б.А., Логинов П.Б., Логинов В.Б., Логинов А.Б. Зондовая микроскопия: применения и рекомендации по разработке. НАНОИНДУСТРИЯ. 2019. № 6. C. 352–365. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2019.12.6.366.369
Venables J. Introduction to surface and thin film processes // Cambridge university press. 2000. PP. 144–181. https://doi.org/10.1017/CBO9780511755651.009
Li J., Peng W., Chen K. et al. Growth and in situ high–pressure reflection high energy electron diffraction monitoring of oxide thin films // Journal of Physics, Mechanics and Astronomy. 2013. Vol. 56. PP. 2312–2326. https://doi.org/10.1007/s11433-013-5352-6
Baskaran A., Smereka P. Mechanisms of Stranski-Krastanov growth // Journal of Applied Physics. 2012. Vol. 111. P. 044321. https://doi.org/10.1063/1.3679068
Шугуров А.Р., Панин А.В. Механизмы возникновения напряжений в тонких пленках и покрытиях // Журнал технической физики. 2020. Т. 90. В. 12. С. 1971–1994. https://doi.org/10.21883/jtf.2020.12.50417.38–20
Jan van der Merwe. Epitaxy and the computer age // Journal of Materials Research. 2017. Vol. 32. PP. 3921–3923. https://doi.org/10.1557/jmr.2017.426
Григорашвили Ю.Е., Верюжский И.В., Усков Ф.А. Патент № 2818990 Способ изготовления монокристаллического тонкопленочного многокомпонентного полупроводника.
Научная статья
ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК СПИНОВОГО БЕСЩЕЛЕВОГО ПОЛУПРОВОДНИКА COFEMnSᵢ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ОСАЖДЕНИЯ
Ф.А.Усков1, асп., мл. науч. сотр., ORCID: 0009-0009-6269-9009
И.В.Верюжский1, к.т.н., ст. науч. сотр., ORCID: 0009-0007-6062-7744 / vervan2005@mail.ru
Аннотация. Представлены результаты исследования морфологии поверхности тонких пленок CoFeMnSi, выращенных на подложке MgO (100) методом импульсного лазерного осаждения в зависимости от выбранных технологических параметров изготовления. Показано, что при частоте импульсов лазерного излучения 1–2 Гц и энергии импульсов 150 мДж на подложке MgO (100) Растет тонкая островковая пленка CoFeMnSi со средним диаметром зерен D50% = 16,48 нм и значениями параметров шероховатости Ra = 1,29 нм, Rz = 13,06 нм. Уменьшение частоты импульсного лазерного излучения до 0,5 Гц и использование низкой энергии лазера, равной 150 мДж, приводит к изменению механизма роста пленки на послойно-островковый. Значения параметров шероховатости пленок, осажденных в этом режиме, снижаются до Ra = 0,61 нм и Rz = 11,51 нм. Послойный режим нанесения пленок удалось реализовать путем введения временных пауз, равных 1–2 мин, между нанесением каждого нового атомного слоя CoFeMnSi. Установлено, что выращенные пленки являются сплошными, дефекты и неровности микрорельефа их поверхности сглаживаются. Значения параметров шероховатости образцов, выращенных в послойном режиме, снизились до Ra = 0,31 нм и Rz = 4,60 нм. Изготовление тонких полупроводниковых пленок CoFeMnSi с высоким качеством поверхности открывает возможности для создания гетероструктур на их основе. При выбранных технологических параметрах роста изготовлены структуры MgO/CoFeMnSi/Co, средняя шероховатость поверхности которых составила Ra = 0,17 нм. Результаты работы могут быть использованы для изготовления многослойных структур на основе CoFeMnSi и их применения в устройствах спинтроники.
Ключевые слова: лазерное осаждение, бесщелевой полупроводник, спинтроника, тонкие пленки, морфология поверхности, сплав CoFeMnSi
Для цитирования: Ф.А. Усков, И.В. Верюжский. Изучение морфологии поверхности тонких пленок спинового бесщелевого полупроводника CoFeMnSi, полученных методом импульсного лазерного осаждения. НАНОИНДУСТРИЯ. 2025. Т. 18. № 1. С. 48–58. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.1.48.58.
Received: 16.10.2024 | Accepted: 26.10.2024 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.1.48.58
Original paper
MORPHOLOGICAL SURFACE ANALYSIS OF SPIN GAPLESS CoFeMnSᵢ SEMICONDUCTOR THIN FILMS GROWN BY PULSED LASER DEPOSITION
F.A.Uskov1, Postgraduate, Junior Researcher, ORCID: 0009-0009-6269-9009
I.V.Veryuzskii1, Cand. of Sci. (Tech), Senior Researcher, ORCID: 0009-0007-6062-7744 / vervan2005@mail.ru
Abstract. CoFeMnSi spin gapless semiconductor thin films were grown on a (100) oriented MgO substrate by pulsed laser deposition. In this work, we explored the dependence of CoFeMnSi thin film’s surface morphology on different parameters of growth process. It was shown that an island-like CoFeMnSi thin film with an average grain diameter of D50% = 16.48 nm and roughness parameters Ra = 1.29 nm, Rz = 13.06 nm grows on a (100) oriented MgO substrate if a laser pulse frequency is 1–2 Hz and a pulse energy is 150 mJ. Reducing the frequency of laser pulses to 0.5 Hz with the same pulse energy led to a change in the film growth mechanism to a mixed growth. The film initially grows in the layer-by-layer mode and then 3D islands gradually form. Roughness parameters of the films deposited in this mode decrease to Ra = 0.61 nm and Rz = 11.51 nm. It became possible to implement layer-by-layer film deposition mode by introducing time pauses of 1–2 minutes between the depositions of each CoFeMnSi atomic layer. We found out that the layer-by-layer grown films had solid structure, defects and irregularities of their surface microrelief were smoothed out. The roughness parameters of the samples grown in the layer-by-layer mode decreased to Ra = 0.31 nm and Rz = 4.60 nm. The production of CoFeMnSi thin films with high quality of surface opens up opportunities for fabrication of CoFeMnSi-based heterostructures. With the selected technological parameters of growth process we fabricated MgO/CoFeMnSi/Co thin film with average surface roughness of Ra = 0.17 nm using selected above technological parameters of growth process. The results of this work can be used in fabrication of multilayer structures based on CoFeMnSi and their application in spintronic devices.
Keywords: laser deposition, gapless semiconductor, spintronics, thin films, surface morphology, CoFeMnSi alloy
For citation: F.A. Uskov, I.V. Veryuzskii. Morphological surface analysis of spin gapless CoFeMnSi semiconductor thin films grown by pulsed laser deposition. NANOINDUSTRY. 2025. Vol. 18. No. 1. PP. 48–58. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.1.48.58.
ВВЕДЕНИЕ
Спиновые бесщелевые полупроводники (СБП) – новый класс перспективных материалов, применяющихся в современных устройствах спинтроники благодаря особенностям их зонной структуры и магнитным свойствам [1]. Среди успешно синтезированных химических соединений, проявляющих свойства СБП, наибольший интерес для спинтроники представляет четвертной сплав Гейслера CoFeMnSi (CFMS). Проявление свойств СБП в сплаве CFMS подтверждено экспериментально в работе [2]. Кроме того, по сравнению с обычными полупроводниками, CFMS обладает высокой температурой Кюри (~ 778 К) и намагниченностью насыщения Ms, составляющей 3,42 µB/f.u. [3], высокой спиновой поляризацией [4], а также низкой концентрацией носителей заряда [2, 5].
В настоящее время на основе пленок CFMS созданы различные экспериментальные устройства, например, магнитные туннельные переходы, элементы логики, датчики магнитного поля, магниторезистивная память произвольного доступа с переносом спинового момента (STT–MRAM) и др. [6]. Для изготовления таких устройств применяются многослойные гетероструктуры с чередованием слоев CFMS толщиной не более 20 нм, буферных диэлектрических слоев толщиной порядка 2 нм и ферромагнитных/парамагнитных металлических слоев, толщина которых может составлять от 5 нм и более [7]. Электрофизические характеристики подобного рода структур критически чувствительны к параметрам каждого нанесенного слоя, а также к неоднородностям и дефектам на границах раздела между слоями [8, 9].
В данной работе исследованы изменения морфологии поверхности тонких монокристалличесикх пленок CoFeMnSi и структур на их основе в зависимости от режимов изготовления. Для нанесения пленок CoFeMnSi на подложку MgO (100) и структур MgO/CoFeMnSi/Co применен метод импульсного лазерного осаждения (ИЛО). Исследования морфологии поверхности полученных образцов проводили методом атомно-силовой микроскопии.
Изготовление тонкой монокристаллической пленки CFMS со средней шероховатостью поверхности менее 0,5 нм позволит осаждать на ее поверхности последующие слои для формирования спинового магнитного туннельного перехода.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изготовление тонких пленок полупроводника CFMS проводили на установке ИЛО. Мишень, из которой распылялся материал, представляла собой четвертной сплав Гейслера CoFeMnSi с атомарным соотношением Co:Fe:Mn:Si 1:1:1:1 с чистотой исходных материалов 99,9%. Мишень кобальта с чистотой исходного материала 99,9% использовалась для нанесения дополнительного проводящего слоя.
Испарение материала мишени осуществляли импульсным KrF-лазером c длиной волны излучения 248 нм и длительностью импульса 20 нс. Структуру тонких пленок в процессе их роста наблюдали in situ с помощью оборудования для исследования дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭО). Контроль состава атмосферы в ростовой камере осуществлялся масс-спектрометром. Для измерения температуры использовали два оптических пирометра, расположенных c обеих сторон подложки. Для обеспечения равномерности распыления материала поверхности мишени она вращалась со скоростью 10 об/мин с постепенным смещением луча лазера от ее центра на расстояние в пределах диаметра мишени, равного 25 мм. Более подробно технология, параметры изготовления и особенности кристаллической структуры тонких пленок CoFeMnSi на подложках MgO (100) описаны в предыдущих работах [10, 11].
Измерение неровностей микрорельефа поверхности пленок проводили на сканирующем зондовом микроскопе СММ–2000 (№ 46918 в Госреестре средств измерений РФ) в режиме атомно-силовой микроскопии (АСМ) [12] с применением зондов-кантилеверов марки CSG30 фирмы TipsNano с радиусом закругления острия 10 нм. Величины параметров шероховатости, полученные в программном обеспечении микроскопа, соответствуют международному стандарту ISO 4287.
ФОРМИРОВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ CFMS-ПЛЕНОК
CFMS-пленки выращивали в вакууме при остаточном давлении в ростовой камере P = 1 · 10–5 Па. Перед каждым процессом осаждения мишень "тренировали", то есть предварительно распыляли материал мишени на закрытую заслонку: мишень подвергали облучению лазерными импульсами с частотой 1 Гц, количество импульсов равнялось 3000.
Для нанесения CFMS-пленок использовали химически чистые монокристаллические подложки MgO (100), хранившиеся в специализированной вакуумной упаковке. Поскольку MgO является гигроскопичным материалом, то для удаления гидратов с поверхности подложки проводился ее нагрев до температуры 1000 °С в ростовой камере установки.
Подложку выдерживали при указанной температуре три часа в атмосфере кислорода при давлении P = 1 · 10–2 Па. Кристаллическое состояние приповерхностной области подложки оценивали по рефлексам на картинах ДБЭО, получаемых в процессе ее отжига.
Расстояние "мишень – подложка" устанавливали равным 55 мм, а температуру – 650 °С. Энергия лазерного излучения составляла E = 150 мДж, частота импульсов f = 0,5–2 Гц, а количество импульсов равнялось 10 тыс. Тонкие пленки формировали в одну стадию без последующего термического отжига. Толщина получаемых пленок СFMS составила не более 20 нм.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для осаждения пленок CFMS использовали подложки MgO (100) производителя MO Sangyo размерами 10 × 10 мм, толщиной 0,5 мм, с односторонней полировкой поверхности и заявленным значением средней шероховатости Ra < 0,5 нм. Проведено сканирование поверхности MgO с помощью АСМ-микроскопа после извлечения подложки из упаковки и до ее отжига в установке ИЛО. На рис.1 показаны АСМ-изображение и профилограмма поверхности подложки MgO (100).
Значение средней шероховатости Ra, измеренное на микроскопе, составило 0,13 нм, что соответствует заявленным значениям Rz от производителя подложек. Дальнейшее осаждение пленок CFMS проводилось на данные подложки.
В результате проведенных исследований осажденных пленок CFMS было установлено, что параметры шероховатости поверхности пленок CFMS изменяются в зависимости от режимов и скорости их роста.
Осаждение материала CFMS на подложку MgO (100) при частоте импульсов лазерного излучения f = 1–2 Гц и энергии импульсов E = 150 мДж приводит к росту пленок CFMS по механизму Вольмера – Вебера [13, 14]. Наличие островков связано с высокой скоростью поступления материала мишени на поверхность подложки. Испаренные лазерным излучением атомы, попадая на подложку, не успевают равномерно распределиться по поверхности подложки и концентрируются вокруг закрепившихся на подложке атомов, образуя островки. Гранулометрический анализ пленки показал, что латеральный размер основного количества зерен на поверхности пленки находится в диапазоне от 9,6 нм (значение параметра D10%) до 25,1 нм (значение параметра D90%) (рис.2а).
Изготовление островковой пленки CFMS, имеющей высокую неоднородность и дефектность поверхности, делает невозможным осаждение последующих качественных тонких слоев, необходимых для формирования туннельного магнитного перехода. Если скорость поступления новых атомов на подложку будет высокой, то островковый режим роста пленки сохранится. Для повышения однородности пленки и уменьшения количества дефектов на ее поверхности необходимо снижать скорость поступления распыленных атомов на подложку.
Снижение скорости осаждения за счет уменьшения частоты импульсов до значений f = 0,5 Гц и использование низкой энергии лазерного импульса E = 150 мДж позволило наблюдать смену режима роста пленки на послойно-островковый Странского – Крастанова [15]. В этом режиме первые слои СFMS получаются сплошными. Затем, после достижения критической толщины пленки, рост пленки вновь становится островковым из-за возникающих напряжений между пленкой и подложкой [16].
Изменение механизма роста с послойно-островкового на послойный Франка – Ван дер Мерве [17] удалось добиться путем введения дополнительных пауз, равных 1–2 мин между нанесением каждого нового атомного слоя CFMS. Такие временные задержки в процессе формирования пленки позволяли атомам CFMS заполнять пространство между образовавшимися островками. При достижении толщины слоя более 2 нм островки сливались в однородную пленку. В этом режиме формирование каждого последующего атомного слоя CFMS на подложке MgO начинается после полного заполнения атомами предыдущего слоя пленки.
На рис.3 приведены АСМ-изображения, полученные от поверхностей тонких пленок CoFeMnSi, выращенных на подложке MgO (100) в островковом, послойно-островковом и послойном режимах.
Результаты АСМ-сканирования поверхности тонких пленок CFMS коррелируют с режимами их роста. Пленка, выращенная в режиме Вольмера – Вебера, состоит из островков, средняя высота которых достигает Rz = 13,06 нм, ее средняя шероховатость Ra = 1,29 нм, а значение Rmax = 14,24 нм (рис.3a). При переходе от островкового режима роста к послойно-островковому наблюдается изменение параметров шероховатости микрорельефа пленки до значений Ra = 0,61 нм, Rz = 11,51 нм, а значение Rmax = 13,25 нм (рис.3b). При послойном режиме роста средняя шероховатость поверхности тонкой пленки CoFeMnSi составила Ra = 0,31 нм, а значения Rz и Rmax равнялись 4,6 и 7,91 нм, соответственно (рис.3с). В табл.1 приведены сравнительные параметры шероховатости тонких пленок, полученных при различных механизмах роста.
Анализ полученных результатов показывает, что уменьшение частоты импульсного лазерного излучения с 2 до 0,5 Гц приводит к значительным изменениям структуры пленки и морфологии ее поверхности. Различия в топографии поверхности пленок отражаются на средней шероховатости микрорельефа пленок, величина которой уменьшается с 1,29 нм для островковой пленки до 0,31 нм для пленки CFMS, осажденной в послойном режиме.
На профилограммах поверхности тонких пленок CFMS, приведенных на рис.4, наблюдается значительное уменьшение высоты островков материала пленки при переходе от островкового (рис.4a) к послойно-островковому (рис.4b) режиму роста. Средний размер (S) микрозерен поверхности пленок незначительно уменьшается при переходе от островкового режима роста к послойно-островковому. Переход к послойному режиму роста тонкой пленки CFMS (рис.4c) сопровождается значительным уменьшением параметра S, сглаживанием микрорельефа поверхности и уменьшением перепада высот пленки до ~1,6 нм. Профиль поверхности пленки, осажденной в послойном режиме, практически повторяет профиль поверхности чистой подложки MgO (100), что является подтверждением послойного осаждения полученной пленки. Состояние кристаллической решетки глубинных слоев полученных пленок обсуждается более подробно в работе [18].
Параметры шероховатости, осажденной в послойном режиме пленки CFMS, соизмеримы с параметрами кремниевых пластин, используемых при производстве современных интегральных схем, средняя шероховатость которых составляет величину <0,5 нм. Полученные результаты могут быть использованы для формирования на поверхности выращенного слоя CFMS тонких пленок различных материалов с высокой упорядоченностью кристаллической структуры и с минимальным количеством дефектов и неоднородностей на границе раздела между слоями. Для этого необходимо иметь возможность последовательного нанесения необходимых слоев гетероструктуры на подложку.
В данной работе на установке ИЛО был применен механизм револьверного типа для осаждения на поверхности пленки СFMS, выращенной в послойном режиме, тонкого слоя кобальта. Формирование пленки CFMS и пленки Co происходило в условиях одного технологического процесса в автоматическом режиме, что исключает осаждение нежелательных примесей в пленках и на границе раздела CFMS и Co. В результате была изготовлена структура MgO/CoFeMnSi/Co. АСМ-сканирование поверхности полученной структуры показало, что осаждение тонкого слоя Co на пленку CoFeMnSi привело к уменьшению средней шероховатости микрорельефа поверхности до Ra = 0,17 нм (рис.5). Из представленных данных видно, что рельеф поверхности полученной пленки кобальта практически повторяет рельеф поверхности пленки CFMS, показанной на рис.4c, что позволяет сделать вывод о высокой упорядоченности кристаллической структуры полученной пленки и ее эпитаксиальном росте.
Таким образом показано, что выбранные технологические параметры эпитаксиального роста пленок CFMS и дополнительных слоев из других материалов позволяют изготовить многослойные структуры для устройств спинтроники. Электрофизические характеристики таких структур будут зависеть от многих факторов, к важнейшим из них относятся: кристаллическое совершенство выращиваемых слоев, состояние поверхности и границы раздела между слоями, а также состав получаемых пленок.
ВЫВОДЫ
Проведено исследование микрорельефа поверхности тонких монокристаллических пленок CoFeMnSi, изготовленных методом импульсного лазерного осаждения на подложку MgO (100). Измерение параметров шероховатости поверхности пленок осуществлялось методом атомно-силовой микроскопии. Установлено, что при уменьшении частоты импульсного лазерного излучения с 2 до 0,5 Гц и использовании низкой энергии лазерного импульса, равной 150 мДж, островковый механизм роста пленки изменяется на послойно-островковый. Смена механизма роста на послойный достигается введением временных пауз равных 1–2 мин при осаждении каждого нового атомного слоя. Выращивание пленок CFMS в послойном режиме привело к сглаживанию неровностей и дефектов микрорельефа поверхности. Средняя шероховатость тонких пленок CoFeMnSi уменьшилась с 1,29 до 0,31 нм при уменьшении частоты импульсного лазерного излучения. Выбранные оптимальные параметры изготовления тонких пленок были применены для выращивания структуры MgO/CoFeMnSi/Co. Средняя шероховатость поверхностного слоя кобальта Ra составила 0,17 нм. Результаты работы могут быть использованы для изготовления многослойных структур на основе CFMS и их применения в устройствах спинтроники.
БЛАГОДАРНОСТИ
Финансирование работы: Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания (Соглашение FSMR-2024-0004).
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Rani D., Bainsla L., Alam A., Suresh K.G. Spin–gapless semiconductors: Fundamental and applied aspects // J. Appl. Phys. 2020. Issue 128. P. 220902. https://doi.org/10.1063/5.0028918
Bainsla L., Mallick A.I., Manivel Raja M. et al. Spin gapless semiconducting behavior in equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy // PHYSICAL REVIEW. 2015. Vol. 91. Issue 10. P. 104408. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.
104408
Mishra V., Barwal V., Pandey L., Gupta N.K. et al. Investigation of spin gapless semiconducting behavior in quaternary CoFeMnSi Heusler alloy thin films on Si (100) // Journal of Magnetism and Magnetic materials. 2022. Vol. 547. P. 168837. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.168837
Fecher G.H. et al. Electronic, structural, and magnetic properties of the half-metallic ferromagnetic quaternary Heusler compounds CoFeMnZ (Z = Al, Ga, Si, Ge) // Physical Review B. 2011. Vol. 84. Issue 22. P. 224416. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.224416
Kushwaha Varun K., Rani J. et al. Possible spin gapless semiconductor type behaviour in CoFeMnSi epitaxial thin films // Appl. Phys. Lett. 2017. Issue 111. P. 152407. https://doi.org/10.1063/1.4996639
Фетисов Ю.К., Сигов А.С. Спинтроника: физические основы и устройства / РЭНСИТ. 2018. Т. 10. № 3. С. 343–356. https://doi.org/10.17725/rensit.2018.10.343
Bainsla L., Suzuki K.Z., Tsujikawa M. et al. Magnetic tunnel junctions with an equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy electrode // Appl. Phys. Lett. 2018. Issue 112. P. 052403. https://doi.org/10.1063/1.5002763
Bainsla L. et al. Low magnetic damping for equiatomic CoFeMnSi Heusler alloy // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. Vol. 51. Issue 49. P. 495001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aae4ef
Feng Y. et al. Structural stability, half–metallicity and magnetism of the CoFeMnSi/GaAs(001) interface // Applied Surface Science. 2015. Vol 346. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.
2015.01.143
Верюжский И.В., Приходько А.С., Усков Ф.А., Григорашвили Ю.Е., Боргардт Н.И. Формирование монокристаллических пленок сплава Гейслера на основе соединения CоFeMnSi на подложке MgO. Письма в ЖТФ. 2024. Т. 50. В. 22. С. 61–64.
Верюжский И.В., Приходько А.С., Усков Ф.А., Григорашвили Ю.Е., Боргардт Н.И. Импульсное лазерное осаждение монокристаллических пленок сплава Гейслера CoFeMnSi на подложке MgO. Известия Высших Учебных Заведений. Электроника. 2024. Т. 29. В. 6. С. 703–714.
Логинов Б.А., Логинов П.Б., Логинов В.Б., Логинов А.Б. Зондовая микроскопия: применения и рекомендации по разработке. НАНОИНДУСТРИЯ. 2019. № 6. C. 352–365. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2019.12.6.366.369
Venables J. Introduction to surface and thin film processes // Cambridge university press. 2000. PP. 144–181. https://doi.org/10.1017/CBO9780511755651.009
Li J., Peng W., Chen K. et al. Growth and in situ high–pressure reflection high energy electron diffraction monitoring of oxide thin films // Journal of Physics, Mechanics and Astronomy. 2013. Vol. 56. PP. 2312–2326. https://doi.org/10.1007/s11433-013-5352-6
Baskaran A., Smereka P. Mechanisms of Stranski-Krastanov growth // Journal of Applied Physics. 2012. Vol. 111. P. 044321. https://doi.org/10.1063/1.3679068
Шугуров А.Р., Панин А.В. Механизмы возникновения напряжений в тонких пленках и покрытиях // Журнал технической физики. 2020. Т. 90. В. 12. С. 1971–1994. https://doi.org/10.21883/jtf.2020.12.50417.38–20
Jan van der Merwe. Epitaxy and the computer age // Journal of Materials Research. 2017. Vol. 32. PP. 3921–3923. https://doi.org/10.1557/jmr.2017.426
Григорашвили Ю.Е., Верюжский И.В., Усков Ф.А. Патент № 2818990 Способ изготовления монокристаллического тонкопленочного многокомпонентного полупроводника.
Отзывы читателей
