Karakterisering av magnetiske egenskaper til (111)-orienterte funksjonelle grensesjikt basert på komplekse oksider

摘要

Grenseflater i funksjonelle materialer er et voksende forskningsfelt med lovende utsikter for anvendelse i elektronikk. Oksidmaterialer utgjør et bredt spekter av funksjonelle egenskaper som gjør dem spesielt interessante for dette formålet. I de forskjellige materialsystemene har spesielle krystallorienteringer som f.eks (111) særegne karakteristikker som gjør at de kan skape uvanlige funsksjonelle faser.Magnetiske egenskaper til epitaksielle heterostrukturer av ferromagnetisk (La0.7,Sr0.3)MnO3 (LSMO) og antiferromagnetisk LaFeO3 (LFO), grodd på (111)-orientert Nb-dopet SrTiO3 (Nb:STO) substrater har her blitt utforsket ved bruk av vibrerende-prøve-magnetometer (VSM). Resultater fra de (111)-orienterte prøvene vil bli sammenliknet med liknende heterostrukturer i (001)- og (110)-orienteringer. De forskjellige konfigurasjonene av epitaksielle lag er: LSMO / Nb:STO, LFO / LSMO / Nb:STO og LSMO / LFO / Nb:STO.Tynnfilmer av LSMO grodd på Nb:STO med varierende tykkelse (2.3 - 21 nm) viser en lavere magnetisering enn det som er rapportert i (001)-orientering. Verdier av koersitive felt er blitt funnet å være betydelig lavere enn i (001)-orientering, men å ikke vise noen spesifikk trend med tykkelse. Indikasjoner på et magnetisk dødt lag av lik tykkelse som rapportert i (001)-orientering er blitt funnet. Hystereser har blitt funnet å gi et skift langs den magnetiske felt-aksen. Denne forflytningseffekten er funnet å være av lik størrelsesorden og være reversible for alle filmtykkelsene, og mengden forskyvning er funnet å avhenge av styrke på magnetiseringsfelt.Heterostrukturer av LFO / LSMO / Nb:STO med 4 nm LFO-lag på toppen og med varierende tykkelse av LSMO-lag (4 - 21 nm) er blitt funnet å gi en økning i magnetisering, i forhold til LSMO / Nb:STO-prøvene. Økningen er blitt funnet å være forsterket og akkompagnert av økt curie-temperatur og koersitive felt når LSMO-laget er tynt (4 nm). En forflytningseffekt med lik oppførsel som sett på LSMO / Nb:STO-prøvene er blitt funnet i prøvene med tykkes (7 - 21 nm) LSMO-lag, men ikke i prøven med 4 nm LSMO.Heterostrukturer av LSMO / LFO / Nb:STO med 4 nm LSMO-lag og varierende tykkelse på LFO-lag (2 - 21 nm) er også blitt funnet å gi en økning i magnetisering, kohersitivt felt og curie-temperatur. Økningen i moment og curie-temperatur er høyest for prøvene med tynnest LFO-lag (2 - 4 nm), men verdiene for kohersitivt felt viser ingen spesiell trend med tykkelse. Disse observasjonene har ikke blitt rapportert tidligere i andre krystallorienteringer. Det virker dermed som at et annerledes miljø ved grenseflatene i (111)-orienteringen induserer nye egenskaper til de funksjonelle fasene, muligens i begge materialer.