MnxSi1-x磁性薄膜的结构研究  

Structural study of Mn_xSi_(1-x) magnetic semiconductor thin films

作　　者：任鹏[1] 刘忠良[1] 叶剑[1] 姜泳[1] 刘金锋[1] 孙玉[1] 徐彭寿[1] 孙治湖[1] 潘志云[1] 闫文盛[1] 韦世强[1] 

机构地区：[1]中国科学技术大学国家同步辐射实验率,合肥230029

出　　处：《物理学报》2008年第7期4322-4327,共6页Acta Physica Sinica

基　　金：国家自然科学基金重点项目(批准号:10635060);国家自然科学基金(批准号:10725522)资助的课题~~

摘　　要：利用X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构(XANES)方法研究了在Si(100)衬底上及600℃温度条件下用分子束外延(MBE)共蒸发方法生长的MnxSi1-x磁性薄膜的结构.由XRD结果表明,只有在高Mn含量(8%和17%)样品中存在着Mn4Si7化合物物相.而XANES结果则显示,对于Mn浓度在0.7%到17%之间的MnxSi1-x样品,其Mn原子的XANES谱表现出了一致的谱线特征.基于多重散射的XANES理论计算进一步表明,只有根据Mn4Si7模型计算出的理论XANES谱才能够很好的重构出MnxSi1-x样品的实验XANES谱.这些研究结果说明在MnxSi1-x样品中,Mn原子主要是以镶嵌式的Mn4Si7化合物纳米晶颗粒存在于Si薄膜介质中,几乎不存在间隙位和替代位的Mn原子.The structure of MnxSi1-x magnetic semiconductor thin films prepared by molecular beam epitaxy （MBE） on Si （100） substrate at 600℃ has been studied by X-ray diffraction （XRD） and X-ray absorption near edge structure （XANES） technique. The XRI） results show that in the MnxSi1-x thin films with high Mn doping concentrations （x = 0.08 and 0.17）, only diffraction peaks of crystalline Mn4 Si7 are observed. XANES results indicate that all the Mn K-edge XANES spectra of Mnx Si1-x thin films with different Mn doping concentrations （x = 0.007, 0.03, 0.08 and 0.17） show the similar feature. XANES calculation based on multiple-scattering theory further reveals that the experimental spectra for samples with different Mn doping concentrations are reproduced by the calculated Mn4Si7 spectrum. These results reveal that for the MnxSi1-x magnetic semiconductor thin films, Mn atoms mainly exist in the Si thin film substrate in the form of Mn4Si7 nanocrystalline grains, the substitutional or interstitial Mn atoms scarcely exist.

关 键 词：MnxSi1-x磁性薄膜 分子束外延 XRD XANES 

分 类 号：O484.43[理学—固体物理]