ИСТИНА

Диоксид хрома (CrO2) обладает полуметаллическим типом проводимости и проявляет ферромагнетизм со 100% спиновой поляризацией на уровне Ферми при температуре 391К. В тонкопленочном состоянии CrO2 является перспективным материалом для применения в спинтронных устройствах. Тонкие пленки CrO2 синтезировали методом химического осаждения из газовой фазы при атмосферном давлении (APCVD). Температура осаждения составляла 400оС. В качестве прекурсора использовали CrO3, в качестве газа-носителя – кислород. При этом варьировали скорость потока (3 – 6 ) л/ч и время осаждения (30 – 600 мин.). В качестве подложек использовали монокристаллические c-Al2O3 (0001), a-Al2O3 (11-20), m-Al2O3 (10-10), TiO2 (100), TiO2 (001). Было установлено, что рост пленок на всех типах подложек Al2O3 начинается с образования тонкого (около 50 нм по данным HREM) эпитаксиального слоя Cr2O3. При этом в случае с-Al2O3 (0001)Cr2O3||(0001)Al2O3; в плоскости интерфейса [11-20]Cr2O3||[11-20]Al2O3. В случае a-Al2O3 (11-20)Cr2O3||(11-20)Al2O3; в плоскости интерфейса [0001]Cr2O3||[0001]Al2O3. В случае m-Al2O3 (10-10)Cr2O3||(10-10)Al2O3; в плоскости интерфейса [0001]Cr2O3||[0001]Al2O3. Образование этого слоя обусловлено структурной идентичностью Cr2O3 и Al2O3, а также малым рассогласованием параметров элементарных ячеек (4.2% и 4.6% для «а» и «с», соответственно). В дальнейшем на поверхности Cr2O3 наблюдали образование эпитаксиальной пленки CrO2, ориентация которой определялась типом подложки. В случае a-Al2O3 наблюдали преимущественный рост ориентации (101)CrO2||(11-20)Cr2O3 с небольшим количеством включений ориентации (100)CrO2||(11-20)Cr2O3, возникающих по мере роста толщины пленки. На m-Al2O3 эпитаксиальная пленка CrO2 имеет преимущественную ориентацию (301)CrO2||(10-10)Cr2O3. При этом рост происходит в виде двух вариантов, развернутых на 180о относительно нормали к интерфейсу: [301]CrO2||[0001]Al2O3 и [-301]CrO2||[0001]Al2O3. Ориентация (001)CrO2||(10-10)Al2O3 формируется в качестве примесной в небольшом количестве. Это существенно отличается от образования трех вариантов блоков CrO2 на с-Al2O3, развернутых на 60о относительно нормали к интерфейсу подложки: (100)CrO2||(0001)Al2O3, [010]CrO2||[-12-10]Al2O3, [010]CrO2||[11-20]Al2O3, [010]CrO2||[2-1-10]Al2O3. На подложках TiO2 осаждается эпитаксиальная пленка CrO2 с ориентацией, соответствующей ориентации подложки: (100)CrO2||(100)TiO2, [001]CrO2||[001]TiO2 и (001)CrO2||(001)TiO2, [100]CrO2||[100]TiO2 поскольку CrO2 обладает структурным типом рутила (P42/mnm) с небольшим рассогласование параметров элементарной ячейки относительно подложки (3.8% и 1.5% для «а» и «с», соответственно). Уменьшение потока кислорода приводило к образованию ориентированных включений Cr2O3: (11-20)Cr2O3||(100)TiO2.