Синтез и свойства тонких эпитаксиальных пленок BiFeO3 и твердых растворов на его основе

• Автор: Картавцева, Мария Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Содержание
Введение.

Обзор литературы.

1.1. Мультиферроики.

1.1.1. Возможность сосуществования электрического и магнитного упорядочения.

1.1.2. Магнитоэлектрический эффект.

1.1.3. Ферромагнетики.

1.1.4. Сегнетоэлектрики.

1.2. Перовскиты.

1.2.1. Искажения в структуре перовскита.

1.2.2. Перовскиты с магнитным упорядочением. Обменное взаимодействие в

перовскитах.
1.3. Однофазные мультиферроики.
1.4. Композитные материалы с магнитоэлектрическим эффектом.
1.5. Феррит висмута В1РеОз.
1.5.1. Фазовая диаграмма системы В1Ре0.
1.5.2. Кристаллическая структура.
1.5.3. Сегнетоэлектрическис свойства.
1.5.4. Магнитная структура .
1.5.5. Магнитоэлектрический эффект в феррите висмута.
1.5.6. Исследования методом генерации второй оптической гармоники ГВГ.
1.6. Пленки феррита висмута.
1.6.1. Структура пленок.
1.6.2. Электрические свойства.
1.6.3. Магнитные свойства пленок.
1.6.4. Магнстоэлектрическос взаимодействие.
1.6.5. Эффекты допирования.
1.6.6. Влияние эпитаксиальных напряжений на свойства пленок феррита висмута.
1.6.7. Практическое применение феррита висмута.
II. Экспериментальная часть.
II. 1. Исходные вещества.
П.2. Синтез летучих прекурсоров.
.3. Синтез двухфазного керамического композита ВРсОзВУРезОд.
.4. Получение пленок методом МОСУГ.
.5. Методы анализа.
.5.1. Характеристика состава пленок.
.5.2. Исследование структуры пленок.
.5.3. Измерение магнитных свойств.
.5.4. Измерение сегнетоэлектрических свойств.
.5.5. Генерация второй оптической гармоники.
III. Результаты и их обсуждение.
III. 1. Пленки ВРсОз на 1 8гТОз.
III. 1.1. Зависимость морфологии и состава пленок от условий нанесения.
III. 1.2. Прекурсоры для ЮС1 пленок на основе ВРеОз.
III. 1.3. Вторые фазы.
III. 1.4. Влияние изогшестичсского отжига на состав пленок.
III. 1.5. Эпитаксиальные напряжения в пленках ВРсОз.
III. 1.6. Зависимость физических свойств от эпитаксиальных напряжений.
Ш.2. Пленки ВРеОз ггУ31. Вариантные структуры.
Щ.З. Пленки В1Ре 1 М8А.
Ш.4. Исследование сегнетоэлектрических свойств пленок методом ГВГ.
Ш.4.1. Исследование пленок В1РеОз БгТЮз.
Ш.4.2. Генерация второй оптической гармоники в вариантной
структуре В1РеОз 1 гК2У3.
Ш.5. Гетероструктуры на основе В1РеОз и их сегнетоэлектрические свойства.
Ш.6. Допирование пленок феррита висмута.
Выводы
Список литературы


Названия эффектов р,д и уу следуют и того, что ру имеет отличные от нуля элементы в точечных шубниковских группах, разрешающих пьезоэлектрический эффект, а уиь в шубниковских группах, разрешающих пьезомагнитный эффект . Из этих двух уравнений видим, что тензор линейного магнитоэлектрического эффекта Хук отвечает за намагниченность, пропорциональную электрическому полю и поляризацию, пропорциональную магнитному. Линейный магнитоэлектрический эффект возможен в точечных шубннковских группах ферромагнитных и антпферромагнитных. Среды, обладающие магнитоэлектрическими свойствами, могут разбиваться на мапштоэлсктрические домены области с противоположными знаками МЭ эффекта. Так, в случае продольного магнитоэлектрического эффекта магнитоэлектрические домены противоположной ориентации могут быть созданы одновременным приложением магнитного и электрического полей параллельно и антипараллельно друг другу Рис. Рис. Открытие высокого магнитоэлектрического эффекта 1 в тонких пленках феррита висмута позволило говорить о практическом применении магнитоэлектриков для преобразования электрических полей в магнитные и обратно, что важно для сенсорной техники, микроэлектроники и систем магнитной памяти. Термин перекрестный здесь обозначает влияния электрического поля на магнитную подсистему и, наоборот, магнитного поля на электрическую подсистему мультиферроика. Исследования мультиферроиков и поиск материалов с высоким магнитоэлектрическим эффектом активно ведутся в настоящее время 1, . Представляют интерес также перспективы использования магнитоэлектрических материалов в устройствах магнитной памяти. В качестве битов информации в таких материалах могут выступать магнитоэлектрические домены . Особенности магнитоэлектрических свойств материалов используют для определения температуры антиферромагнитного упорядочения Ты . В антиферромагнитном состоянии определить температуру Нееля часто довольно трудно. Магнитоэлектрический эффект, проявляющийся ниже точки Нееля. В некоторых материалах наличие магнитных фазовых переходов может быть обнаружено по исчезновению МЭ эффекта. Рис. Гистерезис магнитоэлектрического эффекта а в 1уРС4 . Например, на рис. МЭ тензора ап и намагниченности Ыг в ЭуРО от приложенного поля. Ь. Если теперь уменьшать поле, то зависимость аН пойдет по траектории Ьс, далее, при изменении знака поля, по траектории сс до Э. Изменяя поле от до нуля, снова возвращаемся в точку а. Таким образом, зависимость магнитоэлектрического эффекта от поля имеет гастерсзисный характер. Исчезновение и возникновение магнитоэлектрического эффекта часто говорит о магнитном фазовом переходе, как в случае Сг3 , . В сильных магнитных полях вектор антиферромагнетизма, направленный вдоль главной оси с, опрокидывается в базисную плоскость Тс, что проявляется в виде исчезновения продольной поляризации вдоль оси с компонента тензора магнитоэлектрического эффекта азз и возникновения поперечной поляризации компонента тензора аз рис. Возникновение линейного магнитоэлектрического эффекта может также говорить о магнитном фазовом переходе от пространствспномодулированной несоразмерной спиновой структуры к однородной антиферромагнитной . Рис. Зависимость поляризации СггОз от магнитного поля для направлений вдоль осей а и с. Ферромагнетики. Магнитное упорядочение бывает трех типов ферромагнитным, ферримапштным и антиферромагнитным. Ферромагнитная фаза характеризуется спонтанной намагниченностью, а ферромагнитная и антиферромагнитная характеризуются системой подрешеток с противоположным направлением намагниченности, в последнем случае полностью компенсирующих друг друга. Часто наблюдается неколлинеарный антиферромагнетизм, при котором намагниченности подрешеток равны по модулю, но их направления не параллельны, а образуют малый угол 0 рис. М1М2,где МХ,М2 намагниченности подрешеток. Рнс. Магнитное упорядочение при слабом ферромагнетизме. Ферромагнетизм характеризуется температурой Кюри Тс. Выше нее материал становится парамагнетиком. На рис. М.ч намагниченность насыщения, Не коэрцитивное иоле, Мг остаточная намагниченность.