通过磁控溅射法实现替代磁性材料CrSb的外延生长

《Crystal Growth & Design》：Epitaxial Growth of Altermagnet CrSb via Magnetron Sputtering

NiAs型CrSb薄膜通过磁控溅射在LaAlO3(110)和Al2O3(112?0)基底上实现，优化晶格匹配并采用W(110)缓冲层。XRD和STEM证实高质量结晶，温度及预退火显著影响薄膜质量和相组成，发现(11?00)与(0001)共存相及弱铁磁信号，为后续磁输运和ARPES研究奠定基础。

　　

我们通过磁控溅射技术在LaAlO₃(110)和Al₂O₃(112?0)衬底上成功实现了NiAs型CrSb薄膜的外延生长，旨在为反铁磁材料的研究提供一个平台。通过优化晶格匹配并在必要时添加W(110)缓冲层，我们获得了两种不同的晶体取向：CrSb(11?00)和CrSb(112?0)。X射线衍射和扫描隧道电子显微镜（STEM）分析证实了薄膜的高结晶性，并发现温度和预退火条件对薄膜质量和相形成具有关键影响。在较高温度下观察到了(11?00)和(0001)相的共存现象，同时薄膜的镶嵌性也得到了改善。纳米束衍射揭示了局部的晶粒结构，而能量色散光谱（EDS）则确认了薄膜接近化学计量的组成。磁滞回线测量显示出现了微弱的铁磁信号，这些信号可能源自界面缺陷，但未观察到任何异常现象。由于在绝缘衬底上只需使用极薄的缓冲层，因此这些薄膜适用于磁输运和角分辨光电子能谱（ARPES）等高级表征技术。我们认为我们的研究结果为CrSb的生长行为提供了新的见解，并为未来反铁磁材料的实验探索奠定了基础。