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Growth evolution of γ’-Fe 4 N films grown on GaN(0001) and their interfacial structure
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Kimura, Masamitsu |
| Copyright Year | 2015 |
| Abstract | 半導体スピントロニクス実現のためには半導体へのスピン注入を高効率で実現する必要がある。 γ’-Fe4N はハーフメタリックなバンド構造を持つことからスピン注入電極材料として期待されて いる[1]。またスピン注入/検出効率は電極と半導体の界面の構造にも依存するため、その評価を行 うことは重要である。今回の講演ではプラズマ支援分子線エピタキシー (PA-MBE)による GaN(0001)面上への窒化鉄薄膜の成長とその界面構造について報告する。 窒化鉄薄膜は n-GaN(0001)面上に GaNバッファー層を 30 nm成長したのちに行った。窒化鉄の 成長は Fe のビーム等価圧力を 5.6×10 Torr、基板温度を 650°Cに固定し、RF プラズマラジカル セルへの N2流量と投入電力をそれぞれ 1.0~1.5 sccm、180~320 Wの間で調整して窒素供給量の 異なる複数の試料を作製した。作製した試料は反射高速電子回折(RHEED)、X 線回折(XRD)、透 過型電子顕微鏡(TEM)を用いて結晶構造を評価した。 Fig.1に RFプラズマ出力 260 W、N2流量 1.5 sccmの条件での窒化鉄成長時の RHEEDパターン の変化を示す。ここで電子線の入射方向は[11-20]方向である。成長開始直後、GaN(1×1)パターン の 1/5 の間隔のストリークが現れた(図 1(a))。成長が進むにつれ 6/5 の位置のストリークは 3次元 透過スポットに変化し(図 1(b)A)、その他の位置のストリークは消滅した。また Fe4N(111)面が成 長していることを示すスポットも観察された。その後の RHEED パターンの変化から、Fe4N(111) 面はさらに成長を続け、面内エピタキシャル関係は[1-10]Fe4N/[11-20]GaNであることが分かった。こ のとき Fe4N(111)面は GaN(0001)面に対して 10°傾いて成長していた。Fe4N(111)面と GaN(0001)面 の最近接原子間隔の比は 5/6に非常に近いことから、成長開始直後は Fe4N(111)面がコヒーレント に成長し、臨界膜厚に達すると格子不整合を緩和するように 10°傾いたと考えられる。TEM によ る断面の観察の結果からもこのモデルを支持する結果が得られた。 [1]S. Kokado, et al., Phys. Rev. B 73, 172410 (2006). |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://confit.atlas.jp/guide/event-img/jsap2015a/15a-1D-1/public/pdf?type=in |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
