RU213816U1 - HETEROEPITAXIAL FILM SAMPLE OF LaCoO3 FOR RESEARCH IN SPINTRONICS AND NANOELECTRONICS - Google Patents
HETEROEPITAXIAL FILM SAMPLE OF LaCoO3 FOR RESEARCH IN SPINTRONICS AND NANOELECTRONICS Download PDFInfo
- Publication number
- RU213816U1 RU213816U1 RU2021140028U RU2021140028U RU213816U1 RU 213816 U1 RU213816 U1 RU 213816U1 RU 2021140028 U RU2021140028 U RU 2021140028U RU 2021140028 U RU2021140028 U RU 2021140028U RU 213816 U1 RU213816 U1 RU 213816U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lacoo
- substrate
- layer
- film
- heteroepitaxial
- Prior art date
Links
- 229910002254 LaCoO3 Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910018871 CoO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910018245 LaO Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910017090 AlO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000005294 ferromagnetic Effects 0.000 abstract description 4
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000005291 magnetic Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N Cobalt(II,III) oxide Chemical compound [Co]=O.O=[Co]O[Co]=O LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N Iron(III) oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000002367 polarised neutron reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Настоящая полезная модель относится к средствам анализа спиновых состояний ионов кобальта, а именно к пленочным образцам LaCoO3 для исследований. Технический результат, на получение которого направлена полезная модель, является создание образца гетероэпитаксиальной пленки LaCoO3 с обеспечением послойной повторяемости структуры, что дает возможность проведения исследований точной природы ферромагнитного состояния, спиновых переходов и их поведения в зависимости от различных условий внешнего воздействия на пленку. Технический результат достигается в образце, содержащем подложку, выполненную из сложного оксида LaAlО3, имеющую террасную структуру с однородным химическим составом поверхностного слоя AlO2, а также расположенную на подложке слоистую структуру из пар чередующихся слоев LaO и CoO2 с общей толщиной двойного слоя около 3,82 Å. 2 з.п. ф-лыThis utility model relates to tools for analyzing the spin states of cobalt ions, namely, LaCoO 3 film samples for research. The technical result, to which the utility model is directed, is the creation of a sample of a heteroepitaxial LaCoO 3 film with layer-by-layer repeatability of the structure, which makes it possible to study the exact nature of the ferromagnetic state, spin transitions and their behavior depending on various conditions of external influence on the film. The technical result is achieved in a sample containing a substrate made of a complex oxide LaAlО 3 having a terraced structure with a uniform chemical composition of the AlO 2 surface layer, as well as a layered structure located on the substrate of pairs of alternating layers of LaO and CoO 2 with a total double layer thickness of about 3 .82 Å. 2 w.p. f-ly
Description
Настоящая полезная модель относится к средствам анализа спиновых состояний ионов кобальта, а именно к пленочным образцам LaCoO3 для исследований.This utility model relates to tools for analyzing the spin states of cobalt ions, namely, LaCoO 3 film samples for research.
Ионы кобальта характеризуются различным спиновым состояниям, что приводит к появлению уникальных электронных, транспортных и магнитных свойств в кобальтсодержащих материалах, так в пленке LaCoO3 может быть реализовано три спиновых состояния, переходом между которыми возможно управлять посредством температурного воздействия, внешнего давления или легирования. При этом для целей спинтроники и наноэлектроники необходимы образцы совершенной структуры малой толщины.Cobalt ions are characterized by different spin states, which leads to the appearance of unique electronic, transport and magnetic properties in cobalt-containing materials, so three spin states can be realized in a LaCoO 3 film, the transition between which can be controlled by temperature, external pressure or doping. In this case, for the purposes of spintronics and nanoelectronics, samples of a perfect structure of small thickness are needed.
Известна магнитооксидная пленка на основе оксида кобальта (заявка на изобретение КНР CN 113061990 A), в которой поочередно выращен первый слой материала и второй слой материала, при этом первый слой материала представляет собой LaCoO3.Known magnetic oxide film based on cobalt oxide (China patent application CN 113061990 A), in which the first layer of material and the second layer of material are alternately grown, while the first layer of material is LaCoO 3 .
Недостатком известного технического решения является то, что созданная в указанном источнике пленка на основе LaCoO3 представляет собой сверхрешетку, в которой слой LaCoO3 имеет толщину только 0,4-10 нм, что является недостаточным для изучения температурного воздействия, а также внешнего давления или легирования на переходы между спиновыми состояниями в пленке LaCoO3.The disadvantage of the known technical solution is that the film based on LaCoO 3 created in the specified source is a superlattice, in which the LaCoO 3 layer has a thickness of only 0.4-10 nm, which is insufficient for studying temperature effects, as well as external pressure or doping on transitions between spin states in the LaCoO 3 film.
В последние два года некоторые исследователи использовали плоскостную двойную вращательную симметрию ступеней поверхности монокристаллической подложки для точного управления квазиодномерной сегнетоупругой структурой и магнитной анизотропией пленки LaCoO3, а также с помощью поляризованной спектроскопии отражения нейтронов изучают магнитные изменения, вызванные обратимым искажением решетки.In the past two years, some researchers have used the planar double rotational symmetry of the steps of the surface of a single crystal substrate to accurately control the quasi-one-dimensional ferroelastic structure and magnetic anisotropy of the LaCoO 3 film, and also using polarized neutron reflection spectroscopy to study magnetic changes caused by reversible lattice distortion.
Впоследствии исследовательская группа исследовала эффекты нелинейного регулирования орбитального порядка и спинового состояния пленки LaCoO3 на макроскопический магнетизм при различной толщине пленки и различных эпитаксиальных напряжениях.Subsequently, the research team investigated the effects of nonlinear control of the orbital order and spin state of the LaCoO 3 film on macroscopic magnetism at different film thicknesses and different epitaxial stresses.
Технический результат, на получение которого направлена полезная модель, является создание образцагетероэпитаксиальной пленки LaCoO3 с обеспечением послойной повторяемости структуры, что дает возможность проведения исследований точной природы ферромагнитного состояния, спиновых переходов и их поведения в зависимости от различных условий внешнего воздействия на пленку.The technical result, to which the utility model is directed, is the creation of a sample of a heteroepitaxial LaCoO 3 film with layer-by-layer repeatability of the structure, which makes it possible to study the exact nature of the ferromagnetic state, spin transitions and their behavior depending on various conditions of external influence on the film.
Технический результат достигается в образце, содержащем подложку, выполненную из сложного оксида LaAlO3, имеющую террасную структуру с однородным химическим составом поверхностного слоя AlO2, а также расположенную на подложке слоистую структуру из пар чередующихся слоев LaO и CoO2 с общей толщиной двойного слоя около 3,82Å.The technical result is achieved in a sample containing a substrate made of complex oxide LaAlO 3, having a terraced structure with a uniform chemical composition of the AlO 2 surface layer, as well as a layered structure located on the substrate of pairs of alternating layers of LaO and CoO 2 with a total double layer thickness of about 3 .82Å.
Предпочтительно в качестве подложки использовать LaAlO3, предварительно подвергнутый химической обработке раствором HF (5 pH), с последующим отжигом в смеси аргона и кислорода (30% О2 и 70% Ar) при температуре 1000°С.It is preferable to use as a substrate LaAlO 3, previously subjected to chemical treatment with a solution of HF (5 pH), followed by annealing in a mixture of argon and oxygen (30% O 2 and 70% Ar) at a temperature of 1000°C.
Предпочтительно слоистая структура из пар чередующихся слоев LaO и CoO2 с общей толщиной каждого двойного слоя около 3,82Å создана методом импульсного лазерного осаждения посредством сканирования по стехиометричной мишени LaCoO3 сфокусированным лазерным пучком твердотельного Nd:YAG лазера, излучающего на длине волны 355 нм с энергией лазерного импульса, равной 12 мДж, на частоте 5 Hz.Preferably, a layered structure of pairs of alternating layers of LaO and CoO 2 with a total thickness of each double layer of about 3.82 Å is created by pulsed laser deposition by scanning a stoichiometric LaCoO 3 target with a focused laser beam from a solid-state Nd:YAG laser emitting at a wavelength of 355 nm with an energy of laser pulse equal to 12 mJ at a frequency of 5 Hz.
Полезная модель может быть реализована в устройстве, содержащем подложку из LaAlO3, имеющую террасную структуру с однородным химическим составом поверхностного слоя AlO2, полученную за счет предварительной химической обработки раствором HF (5 pH), с последующим промыванием в деионизованой воде и отжигом в смеси аргона и кислорода (30% О2 и 70% Ar) при температуре 1000°С в течение трех часов, а также выращенную на подложке слоистую структуру из пар чередующихся слоев LaO и CoO2 с общей толщиной каждого двойного слоя около 3,82Å, которая была создана методом импульсного лазерного осаждения посредством сканирования по стехиометричной мишени LaCoO3 сфокусированным лазерным пучком твердотельного Nd:YAG лазера, излучающего на длине волны 355 нм с энергией лазерного импульса, равной 12 мДж, на частоте 5 Hz, с возможностью нагрева образца до температур > 600°С в давлении кислорода 10 – 200 мТорр, и с диаметром пучка 1мм, за счет чего в результате процесса лазерной абляции происходило послойное формирование на подложке, нагретой до необходимой температуры слоя LaCoO3. В процессе напыления подложка расположена на расстоянии в 8,25см от мишени. Рост осуществляется по одному монослою, соответствующему постоянной решетке LaCoO3, на что необходимо 1120 лазерных импульсов, после чего осуществляется отжиг в течение 10 мин, повторяющийся для каждого монослоя. По окончании процесса напыления проводится завершающий отжиг в течение одного часа с последующим охлаждением со скоростью 10°С/мин до температуры ниже 100°С. На протяжении всего процесса отжига/охлаждения давление в камере сохранялось на уровне 8 мТорр.The utility model can be implemented in a device containing a LaAlO 3 substrate having a terraced structure with a uniform chemical composition of the AlO 2 surface layer, obtained by preliminary chemical treatment with an HF solution (5 pH), followed by washing in deionized water and annealing in an argon mixture and oxygen (30% O 2 and 70% Ar) at a temperature of 1000°C for three hours, as well as a layered structure grown on a substrate from pairs of alternating layers of LaO and CoO 2 with a total thickness of each double layer of about 3.82Å, which was created by pulsed laser deposition by scanning a stoichiometric LaCoO 3 target with a focused laser beam from a solid-state Nd:YAG laser emitting at a wavelength of 355 nm with a laser pulse energy of 12 mJ, at a frequency of 5 Hz, with the possibility of heating the sample to temperatures > 600° C in an oxygen pressure of 10 - 200 mTorr, and with a beam diameter of 1 mm, due to which, as a result of the laser ablation process, layer formation on a substrate heated to the required temperature of the LaCoO 3 layer. During the deposition process, the substrate is located at a distance of 8.25 cm from the target. Growth is carried out in one monolayer corresponding to the LaCoO 3 lattice constant, which requires 1120 laser pulses, after which annealing is carried out for 10 min, repeated for each monolayer. At the end of the deposition process, a final annealing is carried out for one hour, followed by cooling at a rate of 10°C/min to a temperature below 100°C. During the entire annealing/cooling process, the pressure in the chamber remained at the level of 8 mTorr.
Полезная модель работает следующим образом. The utility model works as follows.
Нанесенная на подложку слоистая структура LaCoO3, характеризующаяся точно повторяющейся постоянной решеткой, исследуется на научных установках с целью определения точной природы ферромагнитного состояния, спиновых переходов и их поведения в зависимости от температурного воздействия, внешнего давления или легирования.The layered structure of LaCoO 3 deposited on a substrate, characterized by an exactly repeating lattice constant, is being studied in scientific facilities in order to determine the exact nature of the ferromagnetic state, spin transitions and their behavior depending on temperature, external pressure or doping.
Таким образом, достигается технический результат в виде создания образца гетероэпитаксиальной пленки LaCoO3 с обеспечением послойной повторяемости структуры, что дает возможность проведения исследований точной природы ферромагнитного состояния, спиновых переходов и их поведения в зависимости от различных условий внешнего воздействия на пленку.Thus, a technical result is achieved in the form of creating a sample of a LaCoO 3 heteroepitaxial film with layer-by-layer repeatability of the structure, which makes it possible to study the exact nature of the ferromagnetic state, spin transitions and their behavior depending on various conditions of external influence on the film.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU213816U1 true RU213816U1 (en) | 2022-09-29 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2065224C1 (en) * | 1993-02-15 | 1996-08-10 | Александр Андреевич Величко | Semiconductor heteroepitaxial structure for photodetecting cell |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2065224C1 (en) * | 1993-02-15 | 1996-08-10 | Александр Андреевич Величко | Semiconductor heteroepitaxial structure for photodetecting cell |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| GEESSINCK J. CHARGE TRANSFER AT THE INTERFACE BETWEEN COMPLEX OXIDE THIN FILMS // IPSKamp Printing, Enschede, Netherlands, 2020, pp.1-146. * |
| LI Y. et al. Strain effect on the magnetic and transport properties of LaCoO3 thin films // AIP ADVANCES, 2018, V.8, pp.1-5. ZHANG H. et al. Structural and Magnetic Properties of LaCoO3/SrTiO3 Multilayers // ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, V.8, pp.18328−18333. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Camarda et al. | Luminescence mechanisms of defective ZnO nanoparticles | |
| Nakamura et al. | Roles of atomic hydrogen in chemical annealing | |
| Gao et al. | Rapid preparation, characterization, and photoluminescence of ZnO films by a novel chemical method | |
| Gupta et al. | Electronic excitation induced controlled modifications of semiconductor-to-metal transition in epitaxial VO2 thin films | |
| Venkatesh et al. | Post-annealing effects on the structural and optical properties of vertically aligned undoped ZnO nanorods grown by radio frequency magnetron sputtering | |
| CN105161217B (en) | Perovskite type Sr2IrO4 monocrystalline thin film material preparation method | |
| RU213816U1 (en) | HETEROEPITAXIAL FILM SAMPLE OF LaCoO3 FOR RESEARCH IN SPINTRONICS AND NANOELECTRONICS | |
| Ma et al. | Pulsed laser deposition for complex oxide thin film and nanostructure | |
| Das et al. | Structural, magnetic, and superconducting properties of pulsed-laser-deposition-grown La 1.85 Sr 0.15 CuO 4/La 2/3 Ca 1/3 MnO 3 superlattices on (001)-oriented LaSrAlO 4 substrates | |
| JP2001172100A (en) | Epitaxial composite structure and element utilizing the same | |
| Li et al. | Synthesis of highly-textured ZnO films on different substrates by hydrothermal route | |
| Cantoni et al. | Quantification and control of the sulfur c (2× 2) superstructure on {100}< 100> Ni for optimization of YSZ, CeO2, and SrTiO3 seed layer texture | |
| KR101335723B1 (en) | Manufacturing method of nanorods by hydrothermal process and tplasma surface process, nanorods made by the same, and the device comprising the same | |
| Sun et al. | Morphology and photoluminescence study of electrodeposited ZnO films | |
| Razinkin et al. | Photoelectron spectroscopy and diffraction of NbO x/Nb (110) surface | |
| Hendri et al. | Polarization behavior of seedless ZnO nanocolumnars grown by DC-unbalanced magnetron sputtering | |
| Ding et al. | Bandgap engineering strategy through chemical strain and oxygen vacancies in super-tetragonal BiFeO 3 epitaxial films | |
| CN109559993B (en) | Method for regulating and controlling two-dimensional electron gas transport performance | |
| Balestrino et al. | Superconductivity in cuprate artificial structures | |
| Yasutake et al. | Photoluminescence study of defect-free epitaxial silicon films grown at low temperatures by atmospheric pressure plasma chemical vapor deposition | |
| EP2050842A1 (en) | Method of producing ultra-thin ferrite films | |
| Nakamura et al. | BiFeO3 Thin Films Prepared by Chemical Solution Deposition with Approaches for Improvement of Ferroelectricity | |
| So et al. | Thermal Stability and Semiconducting Properties of Epitaxial La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 Films | |
| Suchikova et al. | Synthesis of CdO/por-CdS/CdS Heterostructure with Doughnut-Like Crystallites | |
| Gupta | Semiconductor-to-metal Transition Control in Novel VO2/Silicon and VO2/Sapphire Epitaxial Thin Film Heterostructures for Device Applications. |