|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Синтез, структура и свойства тонкопленочных мультиферроидных материалов на основе гексагонального феррита лютециядипломная работа (Бакалавр)
- Научные руководители: Нигаард Р.Р., Кауль А.Р.
- Автор: Ратовский Вадим Юрьевич
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2021
- Аннотация: Гексагональный феррит лютеция (h-LuFeO3) представляет собой нестабильную фазу, однако она может быть стабилизирована путем эпитаксии на монокристаллических подложках с когерентной структурой. Это соединение вызывает большой интерес из-за возможности реализации в нем магнитоэлектрической связи - взаимного влияния магнитного (электрического) поля на поляризацию (намагниченность) материала. Антиферромагнитная спиновая структура этого соединения с треугольным расположением магнитных моментов ионов железа в плоскости a-b является основным препятствием для практической реализации магнитоэлектрической связи. Однако ранее сообщалось, что магнитный момент h-LuFeO3 может быть значительно увеличен путем легирования индием, никелем или цирконием [1-2]. Кроме того, способность h-LuFeO3 образовывать слоистые эпитаксиальные гетероструктуры с ферримагнитными шпинелями (например, Fe3O4) может служить основой для создания композитных мультиферроиков с высоким коэффициентом магнитоэлектрической связи. Цели данной работы были сформулированы следующим образом: получение тонких пленок h-LuFeO3 с градиентным легированием Ni, Zr и Sc, а также гетероструктур h-LuFeO3 с оксидами железа на монокристаллических подложках YSZ (111) и YSZ (100); исследование кристаллографической ориентации роста, микроструктуры и магнитных свойств полученных образцов. Осаждение тонких пленок проводилось при 900 ° C методом MOCVD низкого давления на установке с вертикальным реактором с горячими стенками и новым питающим устройством. Хлопковая нить протягивалась через раствор прекурсора в толуоле, растворитель сразу же выпаривался при входе в установку. Затем покрытая мелкими кристалликами прекурсоров нить попадает в зону испарения, где прекурсоры сублимируются, а их пары переносятся в зону осаждения. В качестве прекурсоров использовались хелатные комплексы Lu, Fe, Ni и Zr с дипивалоилметаном, газ-носитель аргон, кислород подавался в реактор отдельно. Допирование проводили двумя способами: градиентным и равномерным. В первом случае прекурсор допанта постепенно добавлялся в исходный раствор прекурсоров через определенные промежутки времени, что обеспечивало градиент концентрации допанта по толщине пленок. Во втором случае осаждение проводилось с использованием раствора прекурсора, который уже содержал необходимое количество допанта. В данном исследовании были исследованы микроструктура, фазовый состав и намагниченность (M) полученных тонких пленок. Наличие магнитного перехода при 57 K на кривой M-T хорошо согласуется с литературными данными по нанопорошкам и, насколько нам известно, этот переход впервые продемонстрирован для тонких пленок h-LuFeO3. Рефлексы h-LuFeO3 на дифрактограммах образцов, легированных Ni и Zr, смещены в сторону меньших углов, что свидетельствует об увеличении параметра c и указывает на то, что в обоих случаях подрешетка железа была легирована, как показывает формула h-LuFe1-xMexO3 (Me = Ni, Zr). В случае градиентного легирования подрешетки Lu ионами Sc + 3 наблюдается необычно большая ширина отражений гексагональной фазы в спектре XRD, что также может свидетельствовать об успешности градиентного легирования. В данной работе впервые продемонстрирован эпитаксиальный рост метастабильного β-Fe2O3 на поверхности h-LuFeO3. XRD гетероструктур демонстрирует ориентированный рост фазы β-Fe2O3 на поверхности h-LuFeO3. также было обнаружено, что направление роста фазы оксида железа зависит от подложки, используемой для стабилизации гексагональной фазы. Успешная попытка последующего роста h-LuFeO3 на поверхности β-Fe2O3 указывает на потенциальный путь преодоления критического предела толщины эпитаксиально стабилизированной гексагональной фазы с помощью создания многослойных эпитаксиальных гетероструктур.
- Добавил в систему: Кауль Андрей Рафаилович