Magnetic, electric and structural properties of atomic layer deposited zirconia-based nanolaminates and mixtures

Doktoritöös kasutati aatomkihtsadestamise meetodit, eesmärgiga valmistada multiferroidne nanoskaalas kile, ehk paarikümne nanomeetri paksune materjalikiht. Multiferroid on selline materjal, mis on üheaegselt nii ferromagnetiline kui ka ferroelektriline, st polariseerub nii välises magnet- kui ka elektriväljas ning on võimeline mõlemat polarisatsiooni säilitama ka välise välja eemaldamisel. Sellist materjali oleks võimalik kasutada uue põlvkonna nanoelektroonikas, näiteks mäluseadmete valmistamiseks. Aatomkihtsadestamise meetod valiti, kuna see on ennast tõestanud, kui üks sobivamaid viise üliõhukeste tahkiskihtide valmistamiseks ühtlase paksuse ja koostisega üle suure pinna. Kirjandusallikate põhjal oli teada, et materjali valmistamine, mis oleks üheaegselt nii ferromagnetiline kui ka ferroelektriline, ei ole lihtne ülesanne. Nimetatud nähtusi on tuvastatud ühe materjali samas faasis ainult ülimadalatel temperatuuridel ja/või suurtes materjalitükkides. Autorile teadaolevalt ei ole multiferroidi suudetud valmistada õhukese materjalikihina ning toimivana ka toatemperatuuril või kõrgemal. Mõlemad nimetatud tingimused on kindlasti tarvilikud, et rääkida võimalikest praktilistest rakendustest. Erinevates ZrO2 sisaldavates kiledes demonstreeriti osa kilede puhul ferromagnetilist hüstereesi ning osa käitus elektriväljas ferroelektrikule sarnaselt. Ühel juhul tuvastati ferromagnetiline ja ferroelektriline polariseeritavus samas kilenäidises. Järeldati, et kuigi traditsioonilisest ferromagnetismist rääkimiseks ei ole nanoskaalas metalloksiidkilede puhul põhjust, siis teatud juhtudel võivad siiski defektid, nagu näiteks hapnikuvakantsid, materjali ferromagnetilist käitumist põhjustada. Kuigi defektid raskendavad ferroelektrilise polarisatsiooni mõõtmist, võib leida nö. tasakaalupunkti piisava hulga defektide vahel, et saavutada ferromagnetiline polarisatsioon ja piisavalt vähese hulga defektide vahel, et ferroelektriline efekt ei jää veel täielikult piirpindadel tekkiva lekkevoolust tingitud polarisatsiooni varju. Autori arvates tuvastati selline olukord, kui defektirohke ferromagnetiline ZrO2 segati vähem defektse materjaliga HfO2, mille puhul võis kirjandusele toetudes oodata ferroelektrilisust.

Author

• Kalam, Kristjan

• magnetic properties
• electrical properties
• atomic layer deposition

Identifier

hdl:10062/68474

OAI identifier oai:identifier

oai:dspace.ut.ee:10062/68474