Структура и свойства перовскитных и перовскитоподобных тонкопленочных материалов, полученных химическим осаждением из пара

• Автор: Горбенко, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 422 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

К. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Представлення о механизме и кинетике процессов МОСУЛ.

1.2. Сложные оксиды со структурой перовскита. Манганиты с колоссальным магнетосопротнвлением.

. Структура и сверхпроводящие свойства фаз 237.i.

1.4. Монокрнсталлнческне оксидные подложки для роста пленок сложных оксидов.

1.5. Структура и свойства тонких оксидных пленок эпитаксия, напряжения, взаимодействие с подложкой.

1.6. Постановка задач работы.

П. ЭКСПЕРИМЕНТ.

II. 1. Получение тонких пленок сложных оксидов методом химического осаждения из паровой фазы меаллоорганнческнх соединений.
.2. Методы исследования пленок.
Ц.З. Методики химического анализа керамических материалов.
П.4. Химическая микролнтографвя.
П. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
Ш.1. Структура и свойства тонких эпитаксиальных пленок манганитои РЗЭ с различными типами легирования в Аподрешегку,
обладающих колоссальным магнетосопротнвлением.
1.1.1. Вакансионное легирование.
III. 1.2. Пленки Л.хРГхо7Сао зМпОз.
Ш.1.3. Манганиты легированные свинцом пленки Ьа.хРЬхМпОз.
III. 1.4. Манганиты легированные натрием.
Ш.2. Структура и свойства тонких эпитаксиальных пленок
высокотемпературных сверхпроводников КВагСиз.у К У, Но, д, ЗД, 1.
Ш.2.1. Фазовые отношения в эпитаксиальных пленках 237.i.
III.2 2. Огтгимальиые условия роста тонких эпитаксиальных пленок ЯВагСизО.. 9 Ш.2.3. Прообразы электронных тонкопленочных устройств на основе эпитаксиальных тонких пленок ЯВагСизО.
ШЗ. исследование эпитаксиальных гетероструктур сложных оксидов со структурой перовскнта.
.3.1. Индивидуальные перовскитные слои.
III.3.2. Перовскитные гетероструктуры.
Ш.3.3. Многослойные гетеросгруктуры, полученные в режиме автокоррекции состава
П1.3.4. Прообразы устройств.
Ш. 4. Обобщение данных по эпитаксиальной стабилизации в пленках сложных оксидов.
1.4.1. Термодинамическая модель стабилизации.
1.4.2. Использование эпитаксиальной стабилизации для получения полиморфных модификаций ЯВОз.
IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Когда Ыа ж 2 , влияние эффекта ЯнаТелера незначительно, и искажение кристаллической структуры целиком обусловлено малым радиусом катиона в Алодрешетке. Повышение температуры оказывает на псровскиты эффект, аналогичный увеличению толерантного фактора. При нагревании перовскиты с орторомбическим искажением превращаются в ромбоэдрически искаженные соединения, например, Сс1ГеО 3, ЬаСгОз, РгЫЮз 4, а ромбоэдрические перовскиты при нагревании превпащаются в кубические. Повышение симметрии кристаллической структуры при нагреве является общей тенденцией, оно происходит изза усиления тепловых колебаний образующих структуру частиц. Все редкоземельные манганиты состава ЯМпОз принадлежат к двум структурным типам перовскита и ЬиМлОз. Стабильность той или иной структуры определяется, в частности, ионным радиусом трехвалентного редкоземельного катиона. Наибольший разброс литературных данных имеет место для манганитов 1. ИМпОз, с дальнейшим уменьшением ионного радиуса нестехиомстрия образцов, синтезированных в стандартных условиях, становится незначительной. Перовскит орторомбически искажен, тип искажения соответствует пространственной группе Рпта аОООЬЬ. Структурные особенности были подробно исследованы дифракционными методами, в частности, в работе 6 при помощи нейтронной дифракции изучалось ЯнТеллеровское искажение октаэдров МпОб. Орторомбическое искажение, как и следовало ожидать, нарастает с уменьшением ионного радиуса редкоземельного элемента Рис. ЛСРОБ. А
0 1. Рис. ЯМлОз б изменение параметра орторомбичности в ряду ЛМпОз
Туре А
Рис. Антифсрромагнитная структура типа А. Магнитная структура стехиометрических манганитов со структурой типа псровскита соответствует антиферромагнитному упорядочению магнитных моментов ионов Мп3 в слоях моменты направлены параллельно, но моменты соседних слоев антипараллельны антиферромапитная структура типа А, Рис. Температура Нееля варьирует в ряду РЗЭ от 0К ЬаМпОз до К СсМпОз, для РЗЭ малого радиуса она не превышает нескольких градусов 7. С уменьшением ионного радиуса 3 до Ян и ниже стабильной становится структура типа Ь и Мл О з пространственная группа Рбзст, 6. АВСАСВ, где ионы Мп3 имеют КЧ5 тригональная бипирамида и В КЧ7 одношалочный октаэдр. Схема представлена на рис. Рбзст по сути соответствует сверхструктуре относительно ячейки Рбзттс с тем же мотивом. Рис. Граница устойчивости двух модификаций проходит в районе Ра1. А УМпСЬ и ОуМпОз. Обе модификации УМпОз удавалось выделить из флюса при практически идентичных условиях 5 Яу1. ОуМпОз может быть получена закалкой от ТС 8 Коу1. А стабилен перовскит. Легко может быть понята возможность синтеза псровскитных манганитов конца ряда под высоким давлением 9 гексагональные модификации имеют плотность на 89 ниже, чем перовскитные. Также удавалось получить перовскитные манганиты конца ряда методами мягкой химии, в частности пиролизом смешанных цитратных прекурсоров 8, 0. Магнитное упорядочение в гексагональных состоит в образовании треугольной планарной магнитной структуры в плоскости Мл 13. К Но до К Ьи. Максимальной температурой Несля, достигающей 9 К, обладает всМпОз 4. Тот факт, что Рбзст является нецентросиммстричной группой, допускает появление в гексагональных манганитах сегнетоэлектрических свойств 5. Для наиболее исследованного УМпОз температура перехода в параэлектрик Рбзттс превышает 0К. Особенно интересно, что магнитное и сегнетоэлсктрическое упорядочение не являются полностью независимыми 6 и в районе антиферромагнитного перехода наблюдаются аномалии диэлектрических констант. Комплекс сегнетоэлектрических свойств обусловил возрождение к гексагональным ИМпОз интереса как к материалам для микроэлектроники 7, в частности для энергонезависимой сегнетоэлектрической памяти высокой плотности. Подробное исследование стабильности ЯМлОз для И РЗЭ, У, Бс было проведено с использованием метода э. ОгСУгОз 8. Изменение свободной энергии при разложении ЯМпОз сильно зависит как от ионного радиуса, так и от типа структуры рис. Рис. Рис. Кристаллические структуры во всем ряду 1ШЛ2О5 изоморфны. Элементарная ячейка орторомбическая, пространственная группа РЬат 7, 4.