FeMnSi/Geヘテロ界面の熱安定性; Mn濃度依存性

Thermal stability of FeMnSi/Ge(111) heteroepitaxial interfaces; Mn-concentration dependence

前田 佳均; 西村 健太郎*; 永澤 良之*; 鳴海 一雅; 境 誠司

Maeda, Yoshihito; Nishimura, Kentaro*; Nagasawa, Yoshiyuki*; Narumi, Kazumasa; Sakai, Seiji

Ge(111)基板上に成長させたHeusler合金FeMnSi(以下、FMS)について、FMS/Geヘテロ界面を拡散対とみなし、ラザフォード後方散乱(RBS)/チャネリング法によってアニール後の元素の濃度分布から構成元素の相互拡散について調べ、Mn濃度の変化による界面の相互拡散と結晶性の劣化を検討した。アニール温度300Cまでは後方イオン散乱の最小収量に大きな増加は見られず、また界面付近での元素の相互拡散が観察されなかった。しかし、400Cでは急激なの増加が見られ、これは界面でのFe、Mn原子と基板のGe原子との相互拡散によって誘発された結晶の乱れによることが明らかになった。また、この温度でのの増加(界面結晶性の乱れ)はMn濃度が大きいほど顕著になるという興味深い事実を見いだした。熱的に非常に安定で相互拡散が起こりにくい化学量論組成FeSi/Geへテロ界面での結果、及び非化学量論組成FeSi/Ge界面での結果と比較すると、後者と同じ挙動を示す。これらのことから、規則格子におけるBサイトのMn原子の占有率が増加すると格子拡散が促進され、同時に界面でのGeとの相互拡散が起こり、結晶性の劣化が著しくなる。さらにMn濃度の増加は、こうした原子空孔の増加を招きやすく、そのために高温でのFe及びMn原子の格子拡散が促進され界面での顕著なGeとの相互拡散につながると考えられる。

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