Įvairialyčiai lantano ir mangano oksido ir multiferoinio bismuto ferito heterodariniai

• Main Authors: Bonifacas VENGALIS, Kristina ŠLIUŽIENĖ
• Format: Article
• Language: English
• Published: Kaunas University of Technology 2011-11-01
• Series: Medžiagotyra
• Subjects: thin film growth; manganites; heterostructures; organic semiconductor; Alq3; interface engineering; electrical resistance; magnetoresistance
• Online Access: http://matsc.ktu.lt/index.php/MatSc/article/view/769

<p>Pastaruoju metu naujų elektronikos prietaisų gamyboje buvo pasiekta didelė pažanga auginant, tyrinėjant ir pritaikant plonasluoksnes struktūras, sudarytas i&scaron; įvairių daugiakomponenčių funkcinių oksidų. &Scaron;iai oksidų grupei priklauso superlaidieji kupratai, mangano oksidai (manganitai), pasižymintys magnetovaržos rei&scaron;kiniu, taip pat kiti feromagnetiniai, feroelektriniai, multiferoiniai oksidai.</p> <p>Manganitams (jų bendra formulė Ln_1-xA_xMnO₃, kur Ln&nbsp;=&nbsp;La, Nd,..., o A - dvivalentis katijonas, toks kaip Ba, Sr ar Ca) skiriama daug dėmesio dėl jų įdomių elektrinių savybių bei tinkamumo įvairiems spintronikos prietaisams kurti. Multiferoikai&nbsp; (feroelektriniai feromagnetai) pasižymi magnetoelektriniu efektu, duodančiu unikalią galimybę elektrinėms ir magnetinėms medžiagos savybėms valdyti panaudoti elektrinius ir magnetinius laukus. Bismuto feritas BiFeO₃ (BFO), turintis romboedri&scaron;kai deformuotą perovskito struktūrą, &scaron;iuo metu yra vienas labiausiai tyrinėjamų &scaron;ios klasės junginių. Organiniai puslaidininkiai (OP) taip pat atveria daug naujų galimybių elektronikai. Jų prana&scaron;umas yra didelė organinių junginių įvairovė ir palyginti paprasta ir pigi plonų sluoksnių gamybos technologija. Be to, OP pasižymi neįprastai didelėmis sukinių relaksacijos laiko vertėmis, todėl ateityje jie gali būti naudojami naujiems spintronikos prietaisams gaminti.</p> <p>&Scaron;iame straipsnyje apžvelgiami pastarųjų metų darbo autorių ir jų kolegų atlikti anksčiau minėtų medžiagų tyrimai. Daugiausia dėmesio skiriama magnetovaržinėmis savybėmis pasižyminčių lantano ir mangano oksidų (manganitų) bei multiferoinio&nbsp; BiFeO₃ (BFO) junginio plonųjų sluoksnių ir heterodarinių auginimui, tarpfazinių ribų tarp minėtų oksidų, laidžiojo SrTiO₃&lt;Nb&gt; ir organinio puslaidininkio (Alq3) sudarymui, taip pat elektrinėms heterodarinių savybėms.</p> <p>Plonieji La_2/3A_1/3MnO₃ (A&nbsp;=&nbsp;Ca, Sr, Ba, Ce) sluoksniai, kurių storis <em>d</em>&nbsp;@&nbsp;(100&cedil;200)&nbsp;nm, buvo auginami&nbsp; magnetroninio dulkinimo būdu ant elektrai laidžių Nb legiruotų SrTiO_3&nbsp;padėklų, kurių temperatūra auginimo metu siekė 700_&nbsp;&deg;C_&nbsp;-_&nbsp;750_&nbsp;&deg;C. Užauginti sluoksniai &nbsp;buvo papildomai prisotinami deguonies atkaitinant juos deguonies atmosferoje (<em>P</em>_O2 @ 10⁵ Pa). BiFeO₃ (BFO) ir Bi_0.9Nd_0.1FeO₃ (BNFO) sluoksniai (<em>d</em>&nbsp;@&nbsp;200&nbsp;nm_&nbsp;-_&nbsp;250&nbsp;nm) buvo auginami kintamosios srovės (RF) magnetroninio garinimo būdu ant SrTiO₃(100), ZrO₂&lt;Y&gt; (YSZ) , SrTiO₃(100)&lt;Nb&gt; (STON) bei n- Si(111) padėklų&nbsp; esant 650_&nbsp;&deg;C_&nbsp;-_&nbsp;700_&nbsp;&deg;C temperatūrai ir Ar/O₂ (1:1) dujų mi&scaron;inio slėgiui <em>P</em>&nbsp;=&nbsp;6&nbsp;Pa_&nbsp;-_&nbsp;10&nbsp;Pa. Rentgeno difrakcijos tyrimai parodė, kad užauginti BNFO sluoksniai yra vienfaziai ir jų kristalografinės (100) plok&scaron;tumos yra lygiagrečios su padėklo pavir&scaron;iumi. Organinio Alq3 puslaidininkio sluoksniai (<em>d</em>&nbsp;@&nbsp;100&nbsp;nm_&nbsp;&divide;_&nbsp;300&nbsp;nm) buvo gaminami terminio garinimo būdu vakuume (<em>p</em>&nbsp;&raquo;&nbsp;4&acute;10^-6&nbsp;Torr). Heterodarinių elektrinėms charakteristikoms matuoti pro specialią diafragmą magnetroninio dulkinimo būdu buvo suformuojami (2&acute;2)&nbsp;mm² ploto metaliniai (Ag, Au) elektrodai. Visais atvejais matuojant heterodarinių voltamperines charakteristikas per bandinius tekančios srovės kryptis buvo statmena padėklo plok&scaron;tumai.</p> <p>Heterodarinių elektrinės bei magnetovaržinės savybės buvo tiriamos plačiame temperatūrų ruože (78&nbsp;K_&nbsp;-_&nbsp;400&nbsp;K). Darinių, sudarytų i&scaron; manganito sluoksnio ant laidaus SrTiO₃&lt;Nb&gt; padėklo, voltamperinės charakteristikos tiek kambario, tiek azoto temperatūroje buvo netiesinės ir nesimetrinės, t. y. pasižymėjo puslaidininkiniam diodui būdingomis lyginimo savybėmis. Priklausomai nuo srovės dydžio ir krypties buvo i&scaron;matuotos&nbsp; tiek neigiamos, tiek teigiamos jų magnetovaržos vertės. Alq3/LSMO darinių voltamperinės charakteristikos nedaug priklausė nuo srovės krypties, tačiau jų magnetovaržos vertės buvo palyginti didelės&nbsp; (apie 11 %,&nbsp; kai <em>T&nbsp;</em>=&nbsp;240 K ir <em>B&nbsp;</em>=&nbsp;1 T).</p> <p>Netiesinės elektrinės heterodarinių savybės buvo paai&scaron;kintos naudojant įvairius teorinius modelius, t._&nbsp;y. Shottky tipo termojoninę emisiją, krūvio tuneliavimą per sanglaudos ribą ir erdvinio krūvio ribotas sroves.</p> Netiesinės ir ry&scaron;kios Ag/(BFO, BNFO)/STON darinių lyginimo savybės parodė, kad kambario temperatūroje jų elektrines savybes gerai paai&scaron;kina Shottky sandūros modelis, o temperatūrai žemėjant iki 78&nbsp;K, vis didesnę įtaką įgauna erdvinio krūvio ribotos srovės. Krūvininkų judėjimas Alq3/p-Si dariniuose buvo modeliuojamas įskaitant vyraujančią termojoninės emisijos įtaką Shottky tipo sandūroje, o Alq3/LSMO darinių netiesinėms elektrinėms savybėms ai&scaron;kinti buvo panaudotas krūvio tuneliavimo per sanglaudą bei erdvinio krūvio ribotų srovių modelis.&nbsp;<p><a href="http://dx.doi.org/10.5755/j01.ms.17.4.769">http://dx.doi.org/10.5755/j01.ms.17.4.769</a></p>