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Structure, Thermal Stability, and Magnetism of Ni4N Thin Films
Physica Status Solidi-Rapid Research Letters ( IF 2.5 ) Pub Date : 2020-07-21 , DOI: 10.1002/pssr.202000294 Nidhi Pandey 1 , Mukul Gupta 1 , Jochen Stahn 2
Physica Status Solidi-Rapid Research Letters ( IF 2.5 ) Pub Date : 2020-07-21 , DOI: 10.1002/pssr.202000294 Nidhi Pandey 1 , Mukul Gupta 1 , Jochen Stahn 2
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Herein, the synthesis, structure, thermal stability, and magnetic properties of Ni4N thin films are studied. Ni4N is difficult to synthesize in the correct chemical order and stoichiometry due to unfavorable thermodynamics. During the synthesis of Ni–N thin films, it is found that the substrate temperature (Ts) is a critical parameter affecting the growth of a Ni4N phase. The Ni4N phase transforms into an amalgamation of [Ni+Ni3N] phases even if the Ts rises just above 300 K. These results elucidate a correlation between atomic diffusion and Ts. N self‐diffusion measurements carried out using secondary‐ion mass spectroscopy indicate that substantial N self‐diffusion is occurring at low Ts. A comparison of N self‐diffusion coefficients in Fe–N, Co–N, and Ni–N indicates that N self‐diffusion in Ni–N lies between that of Fe–N and Co–N and exhibits a greater correlation with the enthalpy of formation. A transformation from the cubic–to‐tetragonal deformation in the Ni4N crystal lattice as a function of increasing N concentration is evident from the X‐ray diffraction and X‐ray absorption near‐edge spectroscopy measurements. Magnetization measurements confirm a nonferromagnetic state of Ni4N at 300 K, which transforms into a ferromagnetic state at 15 K.
中文翻译：
Ni4N薄膜的结构，热稳定性和磁性
在此，研究了Ni 4 N薄膜的合成，结构，热稳定性和磁性能。由于不利的热力学，Ni 4 N难以以正确的化学顺序和化学计量合成。在合成Ni–N薄膜的过程中，发现衬底温度（T s）是影响Ni 4 N相生长的关键参数。在Ni 4 N个相位变换成的合并[镍+的Ni 3 N]即使相位Ť小号上升刚好高于300K。这些结果阐明原子扩散和之间的相关性Ť小号。使用二次离子质谱仪进行的N次自扩散测量表明，在低T s处发生了大量N自扩散。比较Fe–N，Co–N和Ni–N中N的自扩散系数，可以看出Ni–N中的N自扩散系数介于Fe–N和Co–N的自扩散系数之间，并且与焓相关性更大。的形成。通过X射线衍射和X射线吸收近边缘光谱测量，可以明显看出Ni 4 N晶格中立方到四方形变与氮浓度增加的关系。磁化测量结果证实，在300 K时Ni 4 N处于非铁磁状态，在15 K时转变为铁磁状态。
更新日期：2020-07-21
中文翻译：
Ni4N薄膜的结构，热稳定性和磁性
在此，研究了Ni 4 N薄膜的合成，结构，热稳定性和磁性能。由于不利的热力学，Ni 4 N难以以正确的化学顺序和化学计量合成。在合成Ni–N薄膜的过程中，发现衬底温度（T s）是影响Ni 4 N相生长的关键参数。在Ni 4 N个相位变换成的合并[镍+的Ni 3 N]即使相位Ť小号上升刚好高于300K。这些结果阐明原子扩散和之间的相关性Ť小号。使用二次离子质谱仪进行的N次自扩散测量表明，在低T s处发生了大量N自扩散。比较Fe–N，Co–N和Ni–N中N的自扩散系数，可以看出Ni–N中的N自扩散系数介于Fe–N和Co–N的自扩散系数之间，并且与焓相关性更大。的形成。通过X射线衍射和X射线吸收近边缘光谱测量，可以明显看出Ni 4 N晶格中立方到四方形变与氮浓度增加的关系。磁化测量结果证实，在300 K时Ni 4 N处于非铁磁状态，在15 K时转变为铁磁状态。
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