Структурные и магнитные особенности твердофазных превращений в Mn/Bi и Bi/Mn пленках

Твердофазные превращения в зависимости от температуры отжига в Mn/Bi (Mn на Bi) и Bi/Mn (Bi на Mn) пленках исследовались с использованием рентгеновской дифракции, электронной микроскопии и магнитных измерений. Показано, что синтез $\alpha$-MnBi-фазы в поликристаллических Mn/Bi пленках начинается при температуре $\sim120^\circ$C и при $300^\circ$C слои Mn и Bi реагируют полностью. Полученные образцы $\alpha$-MnBi(001) обладали большой перпендикулярной магнитной анизотропией ($K_u\simeq1.5\cdot10^7$ эрг/см$^3$) и коэрцитивной силой $H > H_C\sim3\,$кЭ. В отличие от Mn/Bi в пленках Bi/Mn даже при отжигах до $400^\circ$C ферромагнитная $\alpha$-MnBi-фаза не образовывалась, а наблюдалось формирование кластеров Mn в расплаве Bi. Данная асимметрия в фазовых превращениях объясняется существованием в пленках Bi/Mn на поверхности пленки Mn хемосорбированного кислорода, который подавляет твердофазную реакцию между Mn и Bi. На основании анализа результатов проведенных исследований предполагается существование нового низкотемпературного ($\sim 120^\circ$C) структурного превращения в Mn–Bi-системе.