Оксиды переходных металлов и управляемые туннельные переходы на их основе для создания устройств микро- и наноэлектроники

• Автор: Иванов, Максим Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
.Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию наноразмериых пленок оксидов переходных металлов ОПМ и слоистых структур на их основе в качестве перспективных материалов микро , нано и оптоэлсктроники. В диссертации в частности исследовались тонкие пленки манганита ЬаотСао.зМпОз и замещенного манганита Еао.бРго.ОотСао.зМпОз , а также мультислойные структуры ВаПОз ЬаотСао.зМпОз с вариацией количества двойных слоев и материала подложки.
Особое внимание уделено изучению электронной, магнитной и решеточной подсистем класса ОГ1М, способам модификации функциональных свойств намагниченности, сегнетоэлектрической поляризации, фазовых переходов, а также созданию композитных слоистых структур различных оксидных соединений.

Актуальность

Комбинированная нелинейнооптическая и электрофизическая методика диагностики переключения сегистоэлсктрической поляризации и транспорта носителей заряда в парных туннельных структурах сегнетоэлектрикманганит, основанная на зависимости параметров ВГ и плотности тока от величины приложенного напряжения. Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и списка литературы, содержащего 8 наименований. В первой главе диссертационной работы дано описание основных преимуществ оксидов переходных металлов манганитов. Приведено описание основных свойчтв 1М, делающих их весьма перспективными материалами для разрботки новых устройств микро, нано и оптоэлектроники рассматриваются возможности управления параметрами ОПМ при приложении внешнего электрического магнитного поля. Исследованы особенности данных материалов и размерные эффекты при уменьшении толщины слоев до единиц нанометров. Показана возможность управления в композитных слоистых структурах ссгнстоэлсктрикманганит свойствами электрической подсистемы при приложении магнитного поля и магнитной подсистемы при приложении электрического поля, что открывает возможность создания управляемых туннельных мультиферроидных переходов для использования их в устройствах микро и наноэлектроники. Во вгопой главе представ л сны методики изготовления, модификации и исследования тонких пленок манганитов, сегистоэлектриков, а также мультислой и ых структур на их основе. Показано, что в результате послойного роста свойства тонких пленок кардинально отличаются от свойств объемных образцов такого же химического состава. При описании процесса зарождения и роста пленок выявлены основные факторы, влияющие на эпитаксиальный рост тонких пленок и конечные свойства мультислойных структур. Для исследования функциональных особенностей паиоразмерных пленок манганита и ссгнстоэлсктрика, а также слоистых структур па их основе в работе использовалась нелинейнооптическая методика генерации второй оптической гармоники ГВГ. Показано, что выбранная методика обладает высокой чувствительностью к симметрии среды, как кристаллографической, так и магнитной, вследствие чего она может быть эффективно использована для исследования процессов переключения ссгнстоэлсктрической поляризации и намагниченности, магнитоэлектрического взаимодействия. Во второй главе приведены также основные подходы для интерпретации экспериментальных результатов полученных при помощи методики ГВГ, связанные с электронной, магнитной и решеточной подсистемами тонких сегнетоэлсктричсских и мангашпных пленок. Третья глава посвящена описанию результатов экспериментальных и теоретических исследований тонких пленок манганитов. Было исследовано влияние исходного состава и толщины пленки манганита на сс конечные свойства. Было исследовано также влияние замещения атомов исходного состава манганита на его конечные свойства и проведен сравнительный анализ свойств тонких пленок ЬСМО и ЬРСМО. В четвертой главе диссертации представлены результаты изготовления, а также экспериментальных и теоретических исследований серии мультислойных структур на основе эпитаксиальных тонких пленок манганита ЬСМО и сегнетоэлектрика ВТО с различной толщиной слоя и числом слоев, представлены результаты рентгенографических исследований, анализ морфологии, исследования температурной зависимости сопротивления и транспортных свойств, результаты нелинейнооптического анализа электронной подсистемы образцов. Для бислойной структуры ВТОЬСМО разработана оригинальная комбинированная методика, на основании которой проведен сравнительный анализ электрофизических и нелинейнооптических результатов экспериментальных исследований. Для электрофизических и нелинейнооптических экспериментальных измерений предложена модель, позволяющая аппроксимировать экспериментальные зависимости тока через тонкую пленку ВТО и интенсивности ВГ ог приложенного напряжения. В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 статьях. Результаты работы были представлены на Международных и Всероссийских конференциях.