Диссертация

Данная работа посвящена синтезу и исследованию микроструктуры тонких пленок мультиферроика h-LuFeO3 и тонкопленочных гетероструктур на его основе. По итогам работы можно сделать следующие выводы: 1.Разработана новая методика синтеза тонкопленочных оксидных гетероструктур и структур с вертикальным градиентом химического состава, основанная на применении запатентованного устройства подачи летучих прекурсоров в реакторы MOCVD. По предложенной методике синтезированы и исследованы тонкопленочные структуры с эпитаксиально стабилизированной фазой h-LuFeO3 на монокристаллических подложках YSZ(111) и YSZ(001). 2.Синтезированы и исследованы тонкие пленки СеО2 на монокристаллических подложках YSZ(111) и YSZ(001), R-Al2O3. Методами просвечивающей микроскопии и рентгеновской дифракции показано, что релаксация напряжений в них происходит за счет образования дислокаций несоответствия на границе с подложкой. 3.Для моделирования атомной конфигурации границ раздела между фазами h-LuFeO3, LuFe2O4, Fe2O3 и YSZ применен метод расчета, основанный на потенциале универсального силового поля. Результаты моделирования согласуются с результатами рентгеновской дифракции и просвечивающей микроскопии исследуемых интерфейсов. 4.Показано, что на поверхности (001) флюоритных подложек СеО2 и YSZ фаза h-LuFeO3 формирует бивариантную структуру, на (111) – моновариантную. Методом микроскопии сегнетоэлектрического отклика впервые измерен пьезокоэффициент пленок h-LuFeO3 на поверхностях (001) и (111) подложек СеО2 и YSZ. Показано, что сегнетоэлектрический отклик поверхности бивариантной структуры h-LuFeO3 вдвое выше, чем сегнетоэлектрический отклик поверхности моновариантной структуры, что связано с вдвое меньшим латеральным размером сегнетоэлектрического домена. 5.При исследовании впервые полученных эпитаксиальных гетероструктур h-LuFeO3/CeO2/YSZ показано, что поверхность (111) СеО2 оказывает дестабилизирующее действие по отношению к h-LuFeO3, тогда как (001) СеО2 – способствует эпитаксиальному росту данной фазы, что является следствием различных значений рассогласования параметров пленки и подложки. 6.Впервые показано, что образование beta-Fe2O3 в составе гетероструктуры beta-Fe2O3/h-LuFeO3/YSZ – термодинамически обусловленное явление, происходящее по механизму Фольмера-Веббера. 7.Путем восстановительного отжига гетероструктур beta-Fe2O3/h-LuFeO3/YSZ получены тонкопленочные композиты с эпитаксиальным контактом LuFe2O4/h-LuFeO3, содержащие нановключения магнетита и вюстита. Показано, что в магнитных свойствах таких гетероструктур наблюдаются эффекты, свидетельствующие об обменном взаимодействии на границе ферромагнитной фазой и спиновым стеклом.