鐵磁薄膜的電化學(xué)沉積及XMCD研究.pdf

1、鐵磁金屬與半導(dǎo)體的集成是磁電子學(xué)(也叫自旋電子學(xué))領(lǐng)域重要的研究方向，基于磁性薄膜-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制作的器件不僅可以同時(shí)利用電子的電荷與自旋屬性，還將鐵磁性和半導(dǎo)體的性質(zhì)完美地組合到一起。要使自旋極化的電子從磁性薄膜中有效地注入到半導(dǎo)體中，需要薄膜和襯底之間有良好的外延關(guān)系。雖然分子束外延(MBE)是制備外延薄膜的最好方法，但由于該過程中沉積的熱原子能量較高，會(huì)引起界面處磁性金屬原子與半導(dǎo)體組分的相互擴(kuò)散甚至反應(yīng)，從而降低電子自旋的注入效率

2、。而電化學(xué)沉積則是一個(gè)溫和的低能量過程，電沉積制備的薄膜與襯底之間可以形成非常陡峭的界面，因此這種方法已經(jīng)逐漸引起研究人員的關(guān)注。本文就用電沉積的方法制備了鐵磁性薄膜/半導(dǎo)體襯底這種復(fù)合結(jié)構(gòu)，并對其結(jié)構(gòu)和磁性進(jìn)行了表征。 1．以CoSO<,4>，NiSO<,4>以及它們的混合溶液為電解質(zhì)，采用循環(huán)伏安法在單晶GaAs(001)襯底上沉積了約208 nm厚的Co膜、93 nm厚的Ni膜和180 nm厚的Co-Ni合金薄膜。用掃描電

3、鏡觀察了薄膜的表面微觀形貌，用X射線反射譜測量了Ni薄膜的厚度，并根據(jù)法拉第定律估算了Ni的沉積電流效率。用X射線衍射確定了Ni膜和Co-Ni合金膜為面心立方結(jié)構(gòu)，而Co膜中一定存在面心立方結(jié)構(gòu)，可能存在六方結(jié)構(gòu)。沉積的這三種薄膜與襯底均有著一定的外延關(guān)系。光電子能譜分析結(jié)果表明，薄膜在電沉積過程中沒有被氧化。 2．采用自建的表面磁光克爾效應(yīng)裝置測量了樣品的磁滯回線。在國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室軟X射線磁性圓二色(XMCD)實(shí)驗(yàn)站上測量