Hình 3.2 cho thấy ảnh nhiễu xạ chùm điện tử phản xạ năng lượng cao (RHEED) của các lớp đệm AlSb của 4 mẫu nghiên cứu trước khi được phủ lớp (In,Fe)Sb. Ảnh nhiễu xạ RHEED của các lớp đệm AlSb của cả 4 mẫu đều cho thấy các đường thẳng (streak) có cường độ rất sáng và rõ ràng, cho thấy các lớp đệm này đều có bề mặt đồng đều, bằng phẳng (flat) theo định hướng hai chiều (2D) và cấu trúc tinh thể lớp đệm rất tốt. Điều này đồng nghĩa với việc các lớp màng mỏng bán dẫn từ (In,Fe)Sb sẽ được chế tạo trên các lớp đệm có cấu trúc tinh thể tốt. Ngoài ra ảnh RHEED của các lớp đệm là tương đối giống nhau, do đó đảm bảo việc so sánh đối chiếu là trong cùng một điều kiện lớp đệm.
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.2 (a) – (d) Hình ảnh RHEED của các lớp đệm AlSb của các mẫu theo thứ tự
tương ứng A1 – A4.
Hình 3.3 (b) - (e) cho thấy hình ảnh RHEED theo trục phương vị [110] của các lớp (In1-x,Fex)Sb của các mẫu lần lượt A1- A4. Ảnh RHEED của các lớp (In,Fe)Sb có dạng các đường thẳng (streak) chứng tỏ bề mặt của các lớp (In,Fe)Sb tương đối bằng phẳng. Riêng mẫu A1 (hình 3.3b) và mẫu A2 (hình 3.3c) ảnh RHEED hơi tối đi, các đường thẳng (streak) dần chuyển sang dạng điểm sáng (spot) chứng tỏ hình thái bề mặt màng trở nên xấu đi, chuyển từ một bề mặt màng mỏng bằng phẳng dạng hai chiều (2D) sang gồ ghề với các ốc đảo dạng ba chiều (3D). Điều này có thể được giải thích là do các mẫu A0, A3, A4 được chế tạo ở nhiệt độ đế cao hơn (từ 250 – 270oC) nên năng
A1 A2
đế dễ dàng hơn, dẫn đến màng tạo thành có bề mặt đồng đều bằng phẳng và chất lượng tinh thể tốt. Còn hai mẫu A1 và A2 được tạo ra ở nhiệt độ thấp hơn 210 – 230oC nên chưa đủ năng lượng cần thiết để các tạo được màng có bề mặt đồng đều và chất lượng tinh thể tốt. Sự khác biệt về chất lượng cấu trúc tinh thể khi thay đổi nhiệt độ đế ảnh hưởng thế nào đến tính chất từ của các mẫu (In,Fe)Sb sẽ được khảo sát trong mục sau. Tuy nhiên điều cần nhấn mạnh ở đây là ảnh RHEED của các lớp (In,Fe)Sb của cả 4 mẫu A1 - A4 cho thấy các đường thẳng ở các vị trí giống với ảnh RHEED của mẫu đối chiếu InSb không pha tạp (mẫu A0 – xem hình 3.3 a), đồng thời không có bất kì dạng cấu trúc tinh thể khác lạ nào được quan sát thấy (hay không có phase thứ hai nào). Điều này chứng tỏ các lớp (In,Fe)Sb được chế tạo thành công bằng phương pháp epitaxy chùm phân tử, các màng bán dẫn từ (In,Fe)Sb vẫn duy trì được cấu trúc tinh thể loại zinc- blende của bán dẫn gốc InSb, và các nguyên tử Fe thay thế tốt vào vị trí của In trong mạng tinh thể mà không tạo ra bất cứ các cụm nano kim loại (nanocluster) nào.
(a) (b) (c)
(d) (e)
Hình 3.3 (a) – (e) Hình ảnh RHEED của các lớp (In,Fe)Sb của các mẫu A0 – A4 theo
thứ tự lần lượt.
InSb – 2500C A1 – 2100C A2 – 2300C