分子束外延Mn4N单晶薄膜的反常霍尔效应研究

Mn₄N是立方相的反钙钛矿型晶体,具有显著的亚铁磁性和反常霍尔效应.该文利用等离子辅助分子束外延在MgO(100)衬底上生长厚度为40 nm的Mn₄N(100)单晶薄膜,通过X射线衍射θ扫描和φ扫描,证实外延层的结构符合Mn₄N单晶的空间结构特征;化学态测试结果表明Mn₄N(100)薄膜内部存在Mn⁰、Mn²⁺和Mn⁴⁺等几种价态,其实际化学式为Mn_3.6N,薄膜中存在富余的N元素;电学测试数据表明Mn₄N(100)薄膜具有以电子为载流子的反常霍尔效应(在正磁场中得到负的霍尔电阻率),正常霍尔效应的贡献约占千分之六,其反常霍尔电阻率随着测试温度升高5 K～350 K单调增大,说明温度升高导致电子散射现象加剧.通过对测试数据分析可以推断,在5 K～50 K和50 K～75 K温度范围,反常霍尔效应的来源可分别归结为电子斜散射机制和电子边跳机制.在75 K～350 K这一温度范围内,反常霍尔效应...