Abstract
$\alpha$-Fe$_2$O$_3$ thin films were prepared on Si substrate by a pulsed laser deposition system and characterized by X-ray and Mossbauer spectroscopy. The appropriate conditions of pulsation was the power of 5.128 W/cm2 at on oxygen pressure of 0.1 Torr at a substrate temperature of 30$0^{\circ}C$. After that the film was heated at 80$0^{\circ}C$ for 1 day. The particles shape deposited on the film was ellipsoidal and the average length and width were 200~300 nm, 70~150 am respectively. The crystal structure was conformed to be of corundums symmetry with the hexagonal unit cell having a lattice constant of u = 5.03$\pm$0.05 $\AA$, c = 13.735$\pm$0.05 $\AA$. The average angles between the atomic spin and the magnetic hyperfine field of Fe ion were 38$^{\circ}$and 48$^{\circ}$ at above and blow the Morin transition temperature respectively. The Morin transition was found to occur at the temperature ranges from 200 K to room temperature and atomic spin direction was assumed to change from 48$^{\circ}$ to 80$^{\circ}$in respect to the c-axis.
Si 기판 위에 $\alpha$-Fe$_2$O$_3$ 박막을 pulsed laser deposition system으로 제조하여 결정학적 및 자기적 성질을 X선 회절 및 Mossbauer 분광법을 사용하여 연구하였다. 박막의 제조조건은 laser의 출력 5.128 W/$cm^2$, 산소의 압력 0.1 torr, 기판의 온도 30$0^{\circ}C$에서 가장 이상적이었으며 이를 공기 중 80$0^{\circ}C$에서 1일간 열처리하였다. 입자는 크기는 길이 200~300nm, 폭 70-150 nm정도의 타원체로 기판에 비스듬히 누운 형태를 취하고 있으며 결정은 육방정계 형태의 corundum 구조로서 결정상수는 a = 5.03 0.05 $\AA$, c = 13.73$\pm$0.05 $\AA$로 측정되었다. 원자의 스핀 방향은 감마선 방향(기판에 수직 방향)에 대하여 평균적으로 Morin 변환 이하에서는 38$^{\circ}$, 그 이상에서는 48$^{\circ}$의 각을 이루며 특정한 방향을 선호하고있는 것으로 나타났다. Morin 변환은 200 K에서 실온가지 넓은 온도 범위에서 일어나며, c-축에 대한 원자의 스핀 방향은 48$^{\circ}$에서 80$^{\circ}$정도의 변화만이 관측되었다.
