|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Новые эпитаксиальные пленки и гетероструктуры на основе KNbO3 с сегнето-, пьезо- и магнетоэлектрическими свойствамиНИР
- Руководитель НИР: Корсаков И.Е.
- Участники НИР: Жгун С.А., Каменцев К.Е., Манкевич А.С., Носков А.М., Цымбаренко Д.М., Швецов А.С., Штейнберг О.М.
- Подразделение: Химический факультет
- Срок исполнения: 1 января 2007 г. - 31 декабря 2009 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 07-03-01136-а
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Функциональные материалы, наноматериалы и технологии
- ПН России: Индустрия наносистем
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.19.16 Физика тонких пленок. Поверхности и границы раздела
- 29.19.35 Сегнето- и антисегнетоэлектрики
- 29.19.39 Ферромагнетики
- 31.15.19 Химия твердого тела
- 31.17.15 Неорганическая химия
-
Ключевые слова:
тонкие пленки, химическое осаждение из пара, эпитаксия, прототипы электронных устройств, манганит лантана, нестехиометрия, ниобат калия, гетероструктуры, магнетоэлектрический эффект, поверхностные акустические волны
-
Описание:
Проект посвящен разработке новых тонкопленочных материалов и гетероструктур с сегнетоэлектрическими и магнетоэлектрическими свойствами для применений в акустоэлектронике и спинтронике. Как компоненты гетероструктур предлагается использовать ниобат калия KNbO3 и твердые растворы на его основе, обладающие высокими константой электромеханической связи и электрооптическим коэффициентом, а также твердые растворы La(1-x)K(x)MnO3 с колоссальным магнетосопротивлением. Как объемный материал ниобат калия известен давно, однако его практическое использование затруднено вследствие сложности выращивания качественных монокристаллов и их поляризации. В проекте предлагается использовать недавно разработанный авторами способ выращивания эпитаксиальных тонких пленок ниобата калия и твердых растворов на его основе химическим осаждением из пара летучих металлорганических соединений (MOCVD). Рост эпитаксиальных гетероструктур KNbO3 / La(1-x)K(x)MnO3/ монокристаллическая подложка также будет выполнен методом MOCVD. Посредством варьирования концентрации калия в твердом растворе будет проведена подстройка температуры перехода в ферромагнитное состояние, чтобы магнетоэлектрический эффект наблюдался вблизи комнатной температуры, что желательно для практических применений. Будет разработан способ коррекции дефицита калия в гетероструктурах, возникающего вследствие летучести его при температурах осаждения. Полученные пленки и гетероструктуры будут исследованы методами ренгенографии, сканирующей электронной микроскопии с микроанализом, просвечивающей электронной микроскопии, сканирующей зондовой микроскопии пьезоотклика, методом генерации второй гармоники (ВГ), будут проведены измерения акустического резонанса, магнетоэлектрического эффекта. Полученные материалы будут использованы для создания прототипов электронных устройств, сенсоров магнитного поля, акустоэлектронных устройств на поверхностных акустических волнах. Для выполнения данного междисциплинарного проекта создан коллектив,включающий представителей трех научных групп, активно работающих в областях неорганического химического материаловедения, физики магнетоэлектриков и акустоэлектроники и взаимно дополняющих друг друга, что обеспечит эффективное и разностороннее исследование синтезируемых материалов
- Добавил в систему: Корсаков Игорь Евгеньевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2007 г.-31 декабря 2009 г. | Новые эпитаксиальные пленки и гетероструктуры на основе KNbO3 с сегнето-, пьезо- и магнетоэлектрическими свойствами |
| Результаты этапа: Выполнение данного междисциплинарного проекта проводилось в тесном взаимодействии научных групп химиков-синтетиков и физиков, проводящих прецизионный синтез и измерение физических свойств материалов. Были разработаны методы получения пьезоэлектрических материалов на основе эпитаксиальных плёнок ниобата калия KNbO3 и плотной керамики, а также методы их поляризации. Разработаны методы получения ферромагнитных материалов на основе керамики и эпитаксиальных плёнок твердых растворов манганита лантана-калия La1-xKxMnO3 - магниторезистивного материала с температурой Кюри выше комнатной. Отработана методика коррекции состава тонкопленочных материалов, содержащих летучий при высокой температуре компонент (калий), с применением процедуры изопиестического отжига, что позволяет избежать потерь калия в ходе синтеза, либо провести реабилитацию пленок, потерявших часть калия. Установлены концентрационные границы области гомогенности перовскитных твердых растворов Lа1-xKyMnO3+d в изобарно-изотермических условиях (1000°С, на воздухе), а также равновесные этому твёрдому раствору фазы. Установлено, что практической значимостью для применений при комнатной температуре обладают твердые растворы La1-xKxMnO3 с 0.10<х<0.18, поскольку для них температура Кюри выше Ткомн. Показано, что ферромагнитные материалы на основе керамики и тонких плёнок (La,K)MnO3 проявляют эффекты колоссального магнитосопротивления, магнитопропускания и магнитоотражения, а также обладают значительным магнитокалорическим эффектом, что представляет интерес для их практического использования. Твёрдые растворы манганита лантана-калия могут проявлять ферромагнетизм вплоть до 345 К. Впервые получены слоистые магнитоэлектрические композиты на основе ниобата калия KNbO3 и манганита лантана-калия (La,K)MnO3, а также на основе пьезокерамики ЦТС и (La,K)MnO3 . Исследован магнитоэлектрический эффект на слоистых керамических композитах, величина которого достигает 90 мВ/(см Э). Разработан MOCVD-способ получения и впервые получены тонкоплёночные эпитаксиальные гетероструктуры KNbO3/Lа1-xKyMnO3+?/SrTiO3(100), KNbO3/(La,K)MnO3/MgO, KNbO3/LaNiO3/подложка. Найдены условия, при которых компоненты такого композитного мультиферроика в условиях синтеза не проявляют химического взаимодействия друг с другом. Измерены температурные зависимости магнитокалорического эффекта, а также магнитосопротивления, магнитопропускания и магнитоотражения на тонких пленках (La,K)MnO3. Величина магнитопропускания может достигать 6%, что может имеет практическую значимость для изготовления модулятора ИК-излучения, работающего в области комнатных температур. Установлены эффекты влияния нестехиометрии, эпитаксиальных напряжений, морфологии на функциональные свойств тонких пленок. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".