Sputter Vækst og karakterisering af Metamagnetic B2 bestilt FeRh Epilayers

Summary

En fremgangsmåde til fremstilling af epitaksiale lag ordnede legeringer ved sputtering er beskrevet. B2-ordnet FeRh forbindelse anvendes som et eksempel, da den viser en metamagnetic overgang, der afhænger følsomt af graden af ​​kemisk orden og den nøjagtige sammensætning af legeringen.

Abstract

Kemisk bestilte legeringer er anvendelige i en række af magnetiske nanoteknologi. De er mest bekvemt fremstilles i industriel skala ved sputtering teknikker. Her beskriver vi en fremgangsmåde til fremstilling af epitaksiale tynde film af B2-ordnet FeRh ved sputter på monokrystalline MgO-substrater. Deposition ved en langsom hastighed på et opvarmet substrat giver tid til de adatoms til både bosætte sig i et gitter med en veldefineret epitaxial forhold til underlaget, og også for at finde deres rette pladser i FE, og Rh sublattices af B2 struktur. Strukturen er bekvemt karakteriseret med røntgenstråler Reflectometry og diffraktion og kan visualiseres direkte ved transmissionselektronmikroskopi micrograph tværsnit. B2-ordnet FeRh udviser en usædvanlig metamagnetic faseovergang: grundtilstanden er antiferromagnetiske men legering omdannes til et ferromagnet ved opvarmning med en typisk overgang temperatur på omkring 380 K. Dette er ledsaget af en 1%volumen ekspansion af enhedscellen: isotropisk i bulk, men sideværts fastspændt i en epilayer. Tilstedeværelsen af ​​antiferromagnetiske grundtilstand og den tilhørende første ordre faseovergang er meget følsom over for den korrekte equiatomic støkiometri og ordentlig B2 bestilling, og så er en bekvem måde at dokumentere kvaliteten af ​​de lag, der kan deponeres med denne tilgang. Vi giver også nogle eksempler på de forskellige teknikker, som kan påvises ændringen i fase.

Introduction

Den centrale paradigme mikroelektronikindustrien er metoden til planar processering: sekventiel aflejring og mønstret af tynde film på overfladen af ​​en plade af substratmateriale. Meget ofte, at substratet er en enkelt krystal, og filmene skal være epitaksiale, dvs i krystal register med det underliggende substrat. Med halvledermaterialer, er det typisk opnås enten ved hjælp af molekylær epitaxy (MBE), i et laboratorium indstilling ¹ eller metalorganiske dampfasen epitaksi (MOVPE) i fremstilling ^2.

Mens epitaktisk metaller ved MBE er muligt, bliver de let deponeres ved sputtering, og det er den mest almindelige metode til udfældning af tynde magnetiske film i industrielle miljøer både forskning og. Mens denne metode er ofte forbundet med væksten af ​​polykrystallinske film, epitaktisk på et enkelt krystal substrat er mulig under visse betingelser 4, 5, for eksempel.

I vores eget laboratorium, har vi brugt epitaxial sputtering til at forberede en række af magnetiske materialer på monokrystallinske substrater. Det har været muligt at dyrke cofe legering epilayers på GaAs (001), for eksempel ved at vælge gitter-matchede Co ₇₀ Fe ₃₀ sammensætning ^6. Dette materiale er en solid løsning, hvor Co-og Fe-atomer tilfældigt befolker bcc gitter sites. Vi har også vokset kemisk bestilt magnetiske legeringer, hvor de forskellige atomare arter er forpligtet til at tage op bestemte gitter sites. Væksten protokol vi skal beskrive her blev oprindeligt udviklet til væksten af L1 ₀ ordnede FEPD og FePt legeringer, som er af interesse siden de har en meget høj magnetokrystallinske anisotropi ^7. Vi har undersøgt forholdet mellem ballistiske og spredende spin-polariseret transport ^{8, 9} og den anormale Hall effekt ¹⁰ i disse materialer, som er af sammenlignelig kvalitet til lag vokset med MBE ^11.

Her vil vi illustrere vores epitaktisk metode i eksemplet med B2 bestilt FeRh epilayers. Fe og Rh vil danne legeringer som helst sammensætning, men en B2-ordnet forbindelsen er ligevægt stat for støkiometrier i nær-equiatomic interval 49-53% Atomic Fe ^12. Denne såkaldte α "- fasen er en antiferromagnet (AF), der udviser en første ordens faseovergang ved opvarmning, bliver en α '-fase ferromagnet (FM) omkring _T T = 350 → 400K ^{13, 14, 15.} Denne metamagnetic overgang mellem de to forskellige, men begge fuldt bestilt magnetiske tilstande (type II AF ¹⁶ og FM)er ledsaget af en isotropisk 1% volumen ekspansion i B2 gitter ^{17, 18,} ​​en stor entropi frigive ^19, et stort fald i resistivitet ^14, og en stor stigning i koncentrationen bæreren ^20. Neutrondiffraktion ^{21, 16} og mere for nylig XMCD målinger ²² viser, at en del af det 3,3 μ _B magnetisk moment centreret på Fe AF fase overføres til Rh i FM fase med μ _Fe ~ 2,2 μ _B og μ _Rh ~ 0,6 μ _B. Curie temperatur for FM α 'fase er ~ 670 K ^14, sammenlignes med Curie temperatur legeringer med x> 0,53 ^23. Den metamagnetic overgangstemperatur T _T er meget følsom over for sammensætningen × i Fe _× Rh _{1 - ×} ^{23, 24} og undertrykkes af ~ 8 K / T for anvendt magnetisk field ^{25, 15.} Denne rigt udvalg af fysisk adfærd afhænger kritisk at opnå den rette B2-ordnet struktur, og så tillader en bred vifte af målemetoder, der skal udstationeres til at detektere rette kemiske bestilling i en prøve, hvilket gør den til en praktisk eksempel for at demonstrere en metode til voksende high- kvalitet bestilt legering epilayers.

Protocol

I denne protokol, er tynde film af den bestilte FeRh legering lavet med DC-magnetronforstøvning på MgO (001) substrater. Prøverne dyrkes i et magnetfelt på cirka 200 ørsted fra en permanent magnet array, som bruges til at sætte en i planet magnetisk anisotropi. Målet diameter er 50 mm, og afstanden mellem målet og substrater er omkring 10 cm. At vokse FeRh, er en DC-magnetisk Torus magnetron pistol egnet til magnetiske materialer anvendes. Varmelegemerne er pærer placeret 2 cm over substraterne og omgivet af en metalcylinder at holde den opvarmede volumen lille. Den maksimale temperatur mulig i dette system er ~ 1.050 K. Dette system er i stand til at holde 24 forskellige substrater, men vi typisk vokse færre end 10, når de foretager epitaksiale prøver på grund af tidspres. Detaljerne her præsenterede dette prøveforberedelse protokol er kendt for at fungere godt i vores vakuumsystemet. Da der er mange tilsvarende vakuum systemer, der varierer i deres detaljers, kravene til de kvantitative parametre såsom temperatur, tid osv. kan meget vel antage forskellige optimale værdier i andre systemer. Ikke desto mindre vil nedenstående beskrivelse bevise en nyttig guide til læseren.

I den detaljerede protokol nedenfor antages det, at læseren er bekendt med det grundlæggende i god vakuum praksis, såsom brugen af ​​handsker til at håndtere alle komponenter, der vil ind i vakuumkammer [se for eksempel referere 26].

1.. Substrat og Target Forberedelse

Dette afsnit beskriver fremstillingen af ​​sputter kammeret og de enkelte krystal MgO substrater.

1. Skyl de (001) MgO substrater i isopropanol og montere dem i underlaget holdere. Indlæse disse i vakuumkammeret.
2. Monter FeRh mål i magnetron pistol og samle pistolen. For en prøve med en equiatomic sammensætning, har vi fundet, at et mål med Fe ₄₇Rh ₅₃ er mest egnet, hvilket giver det klareste magnetostructural fase overgang. Test at der ikke er kortslutning mellem magnetronen og det omgivende skjold. Tilsvarende forberede en mål (r), der skal anvendes til capping lag.
3. Luk vakuumkammeret og pumpe den ned.
4. Når vakuum er bedre end 1 x 10 ^-6 Torr, opvarme substrater til 870 K. Monitor vakuumniveauet og opvarmning sats for at sikre, at trykket ikke stiger over dette niveau. Hold ved denne temperatur natten over.
5. En time før de påbegynder vækst, begynder at flyde flydende nitrogen gennem Meissner fælden. Vakuummet bør forbedre bedre end 4 x 10 ^-7 torr.
6. Indstil massestrømmen controlleren til 65 SCCM arbejdsformer gasstrømmen. Sputter gas er Ar 4% hydrogen for at undgå prøve oxidation under vækst. Åbn gasstrømmen ventilen. Trykket i kammeret bør stige til lav mTorr rækkevidde.
7. Før vækst, pre-sputter den FeRh målet for1.200 sekunder ved 30 W.

2. Epilayer Deposition

Dette afsnit beskriver aflejringen af ​​FeRh lag ved dc-magnetronforstøvning.

1. Indstil sætpunktet masseflowstyreindretningen at give et kammer tryk på 4 x 10 ^-3 Torr. Lad trykket afregne til en stabil værdi.
2. Kontroller, at underlaget temperaturen forbliver på 870 K og er stabil.
3. Sæt strøm til magnetron at give en samlet deposition på 0,4 Å / sek. I afdelinger, der er udstyret med et kvarts krystal skærm, kan dette gøres ved hjælp af denne skærm, hvis passende kalibreret. Hvis kammeret ikke har en kvarts krystal skærm, kan post-vækst tykkelse målinger være nyttigt, samt en høj grad af reproducerbarhed mellem kørsler.
4. Åbne lukkeren og deponere FeRh på den opvarmede substrat for en tid er egnet til at give den ønskede tykkelse. For eksempel vil en 500 sek deposition opnåelse af en prøve på 20 nm tykt. </ Li>
5. Luk lukkeren.
6. Sluk for strømmen til magnetron.
7. Luk gasventilen.
8. Øge temperaturen prøven til 970 K. Hold prøverne ved denne temperatur i en time. Trykket bør forblive bedre end 1 x 10 ^-6 Torr overalt. Virkningerne af at variere denne anneal temperatur kan findes i de Vries et al. ^20.
9. Sluk varmer magt og afkøle prøverne til stuetemperatur. I dette system, det tager mindst tre timer.
10. Indbetal nogen afsluttende lag er påkrævet, ved hjælp af trin ligner trin 2.1-2.7. Deponering det afsluttende lag ved en temperatur under ~ 370 K er vigtigt at forhindre interdiffusion i FeRh laget ^27.
11. Udluft kammer med tør nitrogen, åbne den, og tage prøverne. De skal fremstå lyst og skinnende.

3. Rutinemæssig Post-vækst Karakterisering

Dette afsnit giver et overblik over den grundlæggende characterizatipå trin, der udføres på de fleste af vores FeRh prøver. Da der er mange mulige ækvivalente metoder til at gøre disse målinger, karakteren af ​​beskrivelserne her er mindre detaljeret og normativ og hellere koncentrere sig om de væsentlige elementer i sådanne målinger.

1. Udfør en lav vinkel Χ-ray reflektivitet scanning for at bestemme prøvens tykkelse. Monter prøven i Diffractometer og tilpasse den i ω med detektoren vinkel 2 θ ≈ 1 °. Hvis den er tilgængelig, bør χ også tilpasses. Kør en standard θ-2θ scanning med θ løber fra 0 ° indtil støjen gulvet i instrumentet er nået, typisk en gang θ ≥ 6 ° for en god kvalitet prøve. Clear Kiessig (tynd-film interferens) frynser skal være synlig, hvorfra epilayer tykkelse kan bestemmes.
2. Udfør en høj vinkel Χ-ray diffraktion scanning for at bestemme graden af ​​kemisk orden. Dette kan være bilRied ud med prøven stadig monteret i Diffractometer fra trin 3.1. MgO substrat peak skal findes (ved 2 θ = 42,9 °, hvis der bruges Cu K _{α-stråling),} og prøven rettet igen i ω. Igen, køre en θ -2 θ, som mindst dækker området 12,5 ° <θ <62,5 ° (igen under forudsætning af Cu K _{α-stråling),} således at både FeRh (001) og (002) toppe, samt substrat højdepunkt, er fanget.
3. Udfør en måling af temperaturen afhængighed af prøven resistivitet at bestemme overgangen temperatur. Foretag elektriske kontakter til prøven, således at en standard 4-punkts måling kan gøres for at undgå kontakt resistensproblemer. Hvis der anvendes en DC-metoden, foretage målinger for fremad og vende de nuværende retninger og modstandene gennemsnit for at null off enhver termisk EMF genereret ved forhøjede temperaturer. Derefter placere prøven på en temperatur fortsrullet varm etape (i dette set-up scenen er i en lille turbo-pumpet høj vakuumkammer at være sikker på at undgå enhver oxidation), og mål modstanden som funktion af temperatur på både opvarmning og køling sweeps, således at enhver hysterese i første ordre magnetostructural faseovergang det kan bestemmes.

Representative Results

Vi har udarbejdet mange FeRh prøver i henhold til denne protokol. I dette afsnit viser vi typiske resultater opnået ved hjælp af de mest almindelige karakterisering procedurer for et udvalg af repræsentative prøver. Resultater som disse forventes for prøver i tykkelsen området 20-50 nm. Andre metoder, vi har brugt til at karakterisere vores materiale i dybden omfatter røntgen magnetisk cirkulardichroisme ^28, græsning forekomst røntgenspredning ^29, og polariseret neutron Reflectometry ^30. Vi har også undersøgt virkningerne af doping legeringen med Au ^27. Yderligere data vedrørende de egenskaber, der kan forventes fra dette materiale kan findes i disse rapporter, og henvisningerne heri.

Strukturen af en af vore epilayers er vist i detaljer i transmission elektronmikrofotografier i figur 1 viste. Prøven tværsnit er udarbejdet af den konventionelle dimpling og ion polering technique-standard prøvepræparation metode (se for eksempel Williams og Carter ³¹⁾ - og observeret ved anvendelse af en 200 kV elektronstråle. Den samlede lagstruktur kan ses i figur 1 (a). I dette tilfælde blev et 30 nm FeRh film dyrket epitaksialt på et MgO-substrat, efterfulgt af en ~ 4 nm Cr-lag og et ~ 1 nm tyk Al lag. (CR laget blev medtaget her for et bestemt eksperiment, og er ikke nødvendigt i almindelighed). Ruhed FeRh / MgO og FeRh / Cr grænseflader er 0,6 nm og 2,8 nm, målt fra billedet. I figur 1 (b), en høj opløsning mikrograf af MgO / FeRh interface er vist. Epitaxial forhold som bekræftet fra valgte område diffraktion er FeRh [100] (001) | | MgO [110] (001). Den gitter matchning på tværs af grænsefladen, viser den høje kvalitet af det epitaksiale vækst. Vi viser ikke data her, men har brugt energi Dispersive X-ray spektroskopi i TEM at kontrollere komposition på et udvalg af prøver:det har altid været equiatomic inden for usikkerheden på målingen.

Χ-ray reflektometri data er vist i Figur 2 for en nominelt 25 nm tykt FeRh epilayer udjævnet med en tynd, polykrystallinsk lag af Al. Målingen blev udført i en standard to-cirkel-diffraktometer i Bragg-Brentano-geometri, anvendelse af Cu K _α-stråling (λ = 0,1541 nm) med en Ni-filter til at dæmpe K _α stråling. De udtalte Kiessig frynser, der opstår fra indblanding af X-ray bjælker, der afspejler de forskellige grænseflader i lagstakken, viser, at disse grænseflader er glat og godt korreleret. Den solide røde linje viser en tilpasning til de data, der er blevet udført ved hjælp af GenX softwaren ^32. De bedst tilpassede parametre for den flerlagede struktur er vist i tabel 1. Den omstændighed, at en del af Al lag vil have oxideret og selv-passiveret, når prøven udsættes to luften tegnede sig for i modellen.

Χ-ray diffraction data for den samme prøve er vist i figur 3, blevet indsamlet på samme instrument. Den (002) refleksion af MgO underlaget er stærk og skarp nok bare løse Cu K _α 1 og K _α 2 linjer. De FeRh lag viser både (001) og (002) refleksioner. Der er en vis udvidelse på grund af den begrænsede tykkelse epilayer og stamme gradienter. Den (002) FeRh B2 spids er centreret ved 2 θ = 61,3 ° ± 0,02, hvilket giver en gennemsnitlig out-of-plane gitter konstant på 3,02 ± 0,05 Å. Det er muligt at bestemme den kemiske rækkefølge parameter S i FeRh B2 struktur fra de relative integrerede intensiteter af disse to toppe. Denne mængde er defineret som S = r _Fe + r _Rh -1, hvor er den fraktion af Fe (RH) sites besat af Fe (RH) atomer ^33. En kort undersøgelse af formlen viser that, når R _Fe = r _Rh = 1 og strukturen er perfekt, S = 1, hvorimod når r _Fe = r _Rh = 0,5, således at alle gitterpladser tilfældigt besat, S = 0. Årsagen er, at når S = 0 site-gennemsnit struktur er bcc, hvis struktur faktor forbyder (001) refleksion, mens når S = 1 strukturen er primitive kubisk, for hvilke (001) refleksioner er tilladt. Det betyder, at i praksis, , Hvor og er de eksperimentelle og teoretiske intensiteter af den (00 I) Bragg refleksion, henholdsvis ^33. For beregningenning af de teoretiske intensiteter Debye-Waller faktorer fra EXAFS målinger på FeRh blev anvendt ^34. I dette tilfælde, S = 0,855 ± 0,001, typisk for en forstøvet tynd film af dette materiale.

Den metamagnetic faseovergang kan påvises på flere måder. Dens tilstedeværelse viser den rigtige equiatomic støkiometri og B2-bestilling af gitter. Den gitter ekspansion, der ledsager metamagnetic overgang kan detekteres ved skift i placeringen af Bragg peaks ^27, men dette kræver en Diffractometer med et varmelegeme scene.

Måske den mest oplagte fremgangsmåde er at påvise forekomsten af den ferromagnetiske øjeblik, som prøven opvarmes gennem _T T. Dette kan gøres ved hjælp af en temperaturafhængig magnetometer med tilstrækkelig følsomhed, for eksempel ved hjælp af magnetisk-optiske Kerr effekt eller en vibrerende prøve magnetometer. I figur 4 viser vitemperaturafhængighed magnetiseringen M, målt ved hjælp af en anordning superledende kvanteinterferensfilter (SQUID) magnetometer. Målingerne blev foretaget i temperaturområdet 275-400 K med en temperatur feje på 2 K / min. Den viste kurve viser den forventede AF → FM overgang (opvarmning) og FM → AF-overgang (køling) med en 15 K termisk hysterese. Denne måling blev foretaget ved højt felt (50 kOe) og gav en overgang temperatur _T T ≈ 365 K. overgangstemperatur er felt-afhængig, da et større magnetfelt reducerer den frie energi af FM-fase i forhold til AF fase. Typisk dT _T / dH ≈ 0,8 mK / Oe ^{14,15, 27..} Bemærk, at den magnetiske moment i AF-fasen er ikke helt nul, men er et par snese emu / cm ^3, når gennemsnit over mængden af hele prøven. Dette øjeblik er bosat i de nær-interface-regioner i FeRh epilayer, som fortsat ferromagnetic (omend med en reduceret magnetisering), når hovedparten af prøven forvandler AF fase ^{28, 30.}

En måde at opdage overgangen, der bruger enklere udstyr og er ofte brugt i vores laboratorium er at lave en elektron måling transport. Den enkleste måling af resistiviteten ρ af filmen, idet ρ i FM fase er meget mindre end i AF-fase ^{35, 36, 20.} Temperaturen afhængighed af ρ for det samme 25 nm FeRh epilayer for hvilke X-ray data blev vist er afbildet i figur 5, målt ved hjælp af en standard fire-punkts probe-metoden: fjederbelastede, guldbelagte ben blev presset på til prøven overfladen for at få kontakt til prøven, som var monteret på en radiator etape i en lille skik vakuumkammer at forhindre enhver prøve oxidation når varm. En lineær, er metallisk ρ (T) afhængighed ses i både AF og FM-faser, men der er et markant fald i resistivity mellem de to. Hysterese ses i figur 5 er en klar fingeraftrykket for magnetostructural faseovergangen finder sted, og er en bekvem metode til at måle overgangstemperaturen, som er givet ved den mindste punkt dρ / dT (vist i det indsatte på fig 5). En anden let måles transport ejendom, Hall effekt, kan også bruges til at bekræfte tilstedeværelsen af overgangen, da der er en stor forskel i Hall koefficient mellem de to faser ^20.

Figur 1. Transmission elektronmikrofotografier af en FeRh epilayer på et MgO-substrat. (A) Billede viser strukturen af laget. Den FeRh er 30 nm tyk med en yderligere ~ 4 nm Cr lag og ~ 1 nm Al cap deponeret på toppen. Den amorfe område på toppen af ​​i Mage er en epoxy harpiks, der anvendes i løbet af tværsnit prøveforberedelse. (b) En høj opløsning billede af MgO FeRh interface. Epitaxial matchning på tværs af grænsefladen ses her, og den tilhørende forhold, som bekræftet fra valgte område diffraktion, er FeRh [100] (001) | |. MgO [110] (001) Klik her for at se større figur

Figur 2. X-ray Reflectometry spektret fra en 25 nm tyk FeRh epilayer udjævnet med polykrystallinske Al. Den fuldt optrukne linie er en fit som beskrevet i teksten, ved hjælp af parametrene i tabel 1. Det indsatte viser spredningen længde tæthed profil forbundet med det sæt af montering parametre.g2highres.jpg "target =" _blank "> Klik her for at se større figur

Figur 3. Røntgendiffraktion spektret fra en 25 nm tyk FeRh epilayer udjævnet med polykrystallinske Al. Tilstedeværelsen af (001) FeRh top viser, at B2 bestilling har fundet sted. Den kemiske orden parameter er S = 0,855 ± 0,001, som bestemmes ved metoden beskrevet i teksten metoden. Klik her for at se større figur

Figur 4.. Temperatur afhængighed af magnetisering M af en 50 nm tyk FeRh epilayer udjævnet med polycrystallinje Al. Disse data blev taget med et 50 kOe felt, der påføres i filmplanet. Overgangen temperatur _T T ses at være ~ 365 K med en hysterese bredde på omkring 15 K. Klik her for at se større figur

Figur 5. Temperatur afhængighed af resistivitet ρ af en 25 nm tykt FeRh lag udjævnet med Al. Indsat er differentialkvotienten af ρ med hensyn til temperaturen T. Overgangen temperatur _T T ses at være 447 K på opvarmning i FM fase og 375 K på køling ind i AF-fasen. Klik her for at se større figur

Lag	Densitet (atomer / Nm 3)	Tykkelse (nm)	Ruhed (nm)
Al 2 O 3 passiveringslag	25,5 ± 0,9	2,18 ± 0,08	1,0 ± 0,1
Al cap	60,6 ± 0,6	0,91 ± 0,02	0,6 ± 0,2
FeRh epilayer	38,7 ± 0,3	25,09 ± 0,06	0.400 ± 0.002
MgO substrat	53,4 ± 1,3	∞	0,1761 ± 0,0003

Tabel 1. Montering parametre for X-ray reflektivitet spektrum er vist i figur 2, der fører til spredningen længde tæthed profil er vist i det indsatte på denne figur.

Discussion

Her har vi vist, at denne metode kan anvendes til at fremstille epilayer prøver af FeRh for god krystallografiske kvalitet og en høj grad af B2 kemisk bestilling. Fremgangsmåden er velegnet til fremstilling af en bred vifte af epitaksiale metalliske lag, herunder bestilte legeringer. Mens vi har brugt B2-ordnet FeRh legering som et eksempel her, da det viser en dramatisk faseovergang, når støkiometrien er korrekt og kemisk bestilling er til stede, kan denne metode også anvendes til andre materialer. Fx har både FEPD og FePt har L1 ₀ faser, hvilket fører til en meget stærk uniaksial magnetokrystallinske anisotropi. Vi har med succes dyrkes dette materiale i fortiden, viser domæne væg resistens i FePt ^8, og store unormale Hall virkninger i både FEPD og FePt ^10. Med en passende justering af vækst temperaturer og priser og et passende valg af substratet, denne metode skulle være anvendelig til fremstilling af en lang række forskelskellige magnetiske og ikke-magnetiske metaller epilayers viser kemisk orden.

Ikke desto mindre, en begrænsning af denne fremgangsmåde er behovet for en enkelt krystal substrat for at opnå epitaksi. Det betyder, at problemer vil blive mødt i at udføre eksperimenter, såsom plan-view transmission elektron eller X-ray mikroskopi eller integration i en teknologi bygger på en anden substrat wafer såsom den nær-allestedsnærværende Si. En mulig måde at omgå dette problem er at dyrke en tynd MgO lag, som FeRh så kan deponeres. Dette kan give out-of-plane tekstur, nucleates lokal epitaksial vækst på toppen af hver MgO korn ^37. Bemærkelsesværdigt er det muligt at dyrke et tyndt MgO lag, der har både (001) overflade og i planet krystallografisk tilpasning til en amorf overflade ved anvendelse af en metode med en ion-beam bistå pistol, der er orienteret 45 ° i forhold til underlaget normale ^38. Dette kunne tillade vækst i B2-bestilt FeRh på fx elektron eller røntgen transparent Si ₃ N ₄ membraner, som er i stand til at overleve den høje vækst temperaturer, der kræves i vores protokol, eller på den indfødte oxid lag af en Si wafer.

Yderligere finpudsninger af metoden omfatter anvendelse af B2-beordret underlayers såsom NiAl ^39, for at fremme B2-bestilling i FeRh epilayer når det ultratynde eller dets anvendelse til at bygge heterostrukturer involverer flere kemisk ordnede lag ^37. Da FeRh kan doteret på Rh stedet for at justere overgangen temperaturen _T T op (for eksempel ved hjælp af Ir ^{40, 41} eller Pt ^{40, 42)} eller ned (fx anvendelse af Au ^{40, 27} eller Pd ^{40, 43),} oprettelse af doping profiler FeRh lag kan føre til formål-i magnetiske profiler som prøven opvarmes og afkøles. Dette åbner op for en rute til at skabe rent magnetisk lagdeling af en epilayer på en kontrollerbar måde ^44..

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sputter Deposition System	Kurt J. Lesker Company	Bespoke
MgO Single Crystal Substrate	Pi-Kem	Single-sided epi-polished	(001) orientation
FeRh sputtering target	Pi-Kem	Bespoke	50 mm diameter
Transmission Electron Microscope	FEI	Tecnai TF20
X-ray Diffractometer	Brüker	D8 Discover
SQUID Magnetometer	Quantum Design	MPMS-XL 5