GaAs単結晶基板上に形成した準安定bcc構造を持つエピタキシャルCo, Ni, NiFe薄膜の構造解析 Structure Analysis of Co, Ni, and NiFe Epitaxial Thin Films with Metastable bcc Structures Grown on GaAs Single-Crystal Substrates

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抄録

超高真空RFマグネトロンスパッタ法によりGaAs(100),(111),(110)単結晶基板上に40nm厚のCo,Ni,Ni_<80>Fe_<20>(at.%)薄膜を室温で形成し,膜成長過程および結晶特性を調べた.GaAs(100),(111),(110)基板上において,それぞれ,(100),(111),(110)配向の準安定bcc構造を持つCo,Ni,NiFe単結晶膜がヘテロエピタキシャル成長した.膜厚の増加に伴い,Co,Ni,NiFeのbcc結晶はより安定なfcc結晶に変態する傾向が認められ,その結果,形成後の40nm厚の膜はbccおよびfcc結晶から構成されていることが分かった.bcc構造の安定性は3d強磁性遷移金属材料に依存して変化し,Co>Ni>NiFeの順であった.bcc-fcc相変態結晶方位関係を反射高速電子回折およびX線回折極点図形解析により決定した.GaAs(110)基板上に形成されたbcc-Co,bcc-Ni,bcc-NiFe結晶の格子定数をそれぞれ(a,b,c)=(0.2789,0.2789,0.2825nm),(0.2892,0.2892,0.2909nm),(0.2910,0.2910,0.2943nm)と求めた.

Co, Ni, and Ni_<80>Fe_<20> (at. %) thin films of 40 nm thickness are prepared at room temperature on three kinds of GaAs single-crystal substrates, (100), (111), and (110), by ultra-high vacuum RF magnetron sputtering. The film growth behavior and the crystallographic properties are investigated. Metastable bcc-Co, bcc-Ni, and bcc-NiFe epitaxial single-crystals of (100), (111), and (110) orientations respectively nucleate on GaAs substrates of (100), (111), and (110) orientations, where the bcc crystals are stabilized through hetero-epitaxial growth. With increasing the film thickness, the bcc structures in the Co, the Ni, and the NiFe films start to transform into more stable fcc structures. The resulting films thus consist of a mixture of bcc and fcc crystals. The bcc structure stability depends on the 3d ferromagnetic transition material in the order of Co > Ni > NiFe. The bcc-fcc phase transformation orientation relationships are determined by reflection high energy electron diffraction and X-ray diffraction pole figure analyses. The lattice constants of bcc-Co, bcc-Ni, and bcc-NiFe crystals grown on GaAs(110) substrates are determined to be (a, b, c) = (0.2789, 0.2789, 0.2825 nm), (0.2892, 0.2892, 0.2909 nm), and (0.2910, 0.2910, 0.2943 nm), respectively.

収録刊行物

  • 電子情報通信学会技術研究報告. MR, 磁気記録

    電子情報通信学会技術研究報告. MR, 磁気記録 111(140), 19-26, 2011-07-08

    一般社団法人電子情報通信学会

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    110008800774
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10013050
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    09135685
  • NDL 記事登録ID
    11200097
  • NDL 雑誌分類
    ZN33(科学技術--電気工学・電気機械工業--電子工学・電気通信)
  • NDL 請求記号
    Z16-940
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  NII-ELS 
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