[發(fā)明專利]一種獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法

有效

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• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104332304A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙建華;王海龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H01F41/14
• 分類號: H01F41/14;H01F10/32
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，包括：

在脫氧后的半絕緣GaAs襯底上高溫生長用于平滑襯底表面的GaAs緩沖層；

降低生長溫度，在GaAs緩沖層上生長(In，Ga)As緩沖層；

降低生長溫度，在(In，Ga)As緩沖層上生長(Ga，Mn)As薄膜；

在(Ga，Mn)As薄膜表面沉積一層面內(nèi)易磁化的鐵磁金屬；以及

在鐵磁金屬上生長一層Al薄膜用于防止鐵磁金屬氧化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，所述在半絕緣GaAs襯底上高溫生長GaAs緩沖層，是采用分子束外延技術(shù)在半絕緣GaAs襯底上生長GaAs緩沖層，用于平滑樣品表面，生長溫度為580℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，所述降低生長溫度，在GaAs緩沖層上生長(In，Ga)As緩沖層，是采用分子束外延技術(shù)在GaAs緩沖層上生長(In，Ga)As緩沖層，使得樣品表面晶格常數(shù)變大，生長溫度為470℃-510℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，所述降低生長溫度，在(In，Ga)As緩沖層上生長(Ga，Mn)As薄膜，是采用低溫分子束外延技術(shù)在(In，Ga)As緩沖層上生長(Ga，Mn)As薄膜，使得(Ga，Mn)As薄膜具有垂直于樣品表面的單軸磁各向異性，生長溫度為200℃-240℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，所述在(Ga，Mn)As薄膜表面沉積一層面內(nèi)易磁化的鐵磁金屬，是采用分子束外延技術(shù)在(Ga，Mn)As薄膜表面沉積一層具有單軸磁各向異性的鐵磁金屬。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，所述鐵磁金屬為Fe薄膜，或者為半金屬Co₂FeAl或Co₂MnAl。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，所述在鐵磁金屬上生長一層Al薄膜，是采用分子束外延技術(shù)在鐵磁金屬上生長一層Al薄膜，用于保護樣品防止其氧化。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，該方法在在鐵磁金屬上生長一層Al薄膜之后，還包括：利用超導(dǎo)量子干涉儀表征樣品的磁性質(zhì)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，所述利用超導(dǎo)量子干涉儀表征樣品的磁性質(zhì)，包括：

利用超導(dǎo)量子干涉儀測量樣品在不同溫度下的磁滯回線；

用稀鹽酸選擇性腐蝕樣品中(Ga，Mn)As薄膜上覆蓋的鐵磁金屬，并利用超導(dǎo)量子干涉儀測量樣品的磁滯回線；通過對比Fe/(Ga，Mn)As和單層(Ga，Mn)As薄膜在不同溫度下的磁滯回線，判斷Fe/(Ga，Mn)As雙層鐵磁薄膜中的(Ga，Mn)As是否具有室溫鐵磁性。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的獲得厚度大于10nm的室溫鐵磁性(Ga，Mn)As薄膜的方法，其特征在于，所述利用超導(dǎo)量子干涉儀表征樣品的磁性質(zhì)，還包括：

利用超導(dǎo)量子干涉儀測量樣品磁矩沿不同晶向的分量隨溫度的變化關(guān)系，若在(Ga，Mn)As薄膜易磁化軸方向，即垂直樣品表面的方向，沒有明顯拐點且樣品磁矩不為零，則能夠進(jìn)一步證明(Ga，Mn)As薄膜的室溫鐵磁性。