Study on Absence of Room-Temperature Ferromagnetism in the Mn-AlN Films With Various Mn Concentrations

Abstract

We have investigated the magnetic behavior and structure of polycrystalline Mn-AlN (Al 1 Mn N) films with various Mn concentrations ( = 0.05-0.24) fabricated by reactive direct current (dc) magnetron sputtering. The magnetic behavior of these films depends on the Mn concentration . The films with = 0 05-0.10 show a paramagnetic behavior at 10-300 K. The film with = 0.17 shows remanent magnetization and coercivity only at 10 K, while that with = 0.24 shows an unknown magnetic behavior. Only würtzite-type AlN phase is observed for below 0.10. The coexistence of a würtzite-type AlN phase and a secondary phase such as Al-Mn alloy, Mn-nitride, or Al-Mn-N ternary compound is observed for = 0.17. The coexistence of a würtzite-type AlN phase and a ThH 2 -type Mn 3 N 2 phase is observed for = 0.24. From these results, it is concluded that the Al 1 Mn N films do not exhibit room-temperature (RT) ferromagnetism for all . Moreover, it is likely that the ferromagnetic behavior observed at 10 K for = 0.17 is caused by the secondary phase.Index Terms-Magnetic semiconductors, Mn-AlN films, paramagnetic behavior, room-temperature (RT) ferromagnetism.

Вплив легування атомами B, Si та P на електронні властивості кристала AlN з домішкою Mn

“…Iнтегрування за квазiхвильовим вектором у незвiднiй частинi зони Брiллюена проводили за допомогою масиву точок 10×10×10. Далi аналiзуємо результати розрахунку для кристалiв Al 0,98 Mn 0,02 N, Al 0,97 Mn 0,02 B 0,01 N та Al 0,97 Mn 0,02 Si 0,01 N. Iз таблицi бачимо вiдсутнiсть магнiтного моменту навiть на атомi Mn, що якiсно узгоджується з результатами експериментальної роботи [8], у якiй виявлено парамагнiтну поведiнку плiвок Al 1−x Mn x N з концентрацiями x = 0, 05 − 0, 10 за температур 10-300 К. Крiм того, iз таблицi бачимо рiвнiсть енергiй Фермi та густин електронних станiв на рiвнi Фермi для рiзних орiєнтацiй спiну, а на рис. 5, 6 бачимо повну iдентичнiсть кривих парцiальних густин станiв s-, p-i d -симетрiї Mn, що є ознакою парамагнiтного стану кристала.…”