Эксπир
Регистрация / Вход

Наноразмерные манганитные пленочные гетероструктуры с перенастраиваемым спиновым/зарядовым состоянием межфазных границ

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3332
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
Руководитель работ
Бойков Юрий Алексеевич
Продолжительность работ
2007 - 2008, 14 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
Внебюджетные средства
1,8 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
01.08.2007 - 31.10.2007
Работа направлена на разработку и получение новых перспективных материалов для магнитоэлектроники, спинтроники и оптоэлектроники: тонких эпитаксиальных пленок, перовскито-подобных манганитов и многослойных гетероструктур на их основе. На 1 этапе работы осуществлен выбор направления и проведены предварительные теоретические и экспериментальные исследования. Сделан анализ научно-технической литературы, проведены патентные исследования, разработаны рабочие гипотезы, сделаны необходимые расчеты, разработаны методики исследований и исследованы особенности зарождения и роста многокомпонентных гетероэпитаксиальных слоев La1-xCaxMnO3. Особо внимание уделено влиянию механических напряжений на ориентацию, стехиометрию и транспортные свойства манганитных пленок, выращенных на подложках (NdGaO3, YAlO3) с существенным орторомбическим искажением элементарной ячейки. Получены данные о структуре и морфологии поверхности манганитных слоев, сформированных на подложках с положительным/отрицательным или близким к нулю рассогласованием в параметрах кристаллических решеток. Наряду с пленками твердых растворов La1-xCaxMnO3 будут выращены и исследованы изоморфные по структуре соединения La1-x(Ba,Ca)xMnO3. Это позволит проследить влияние «внутренних» напряжений на электронные и магнитные свойства выращенных слоев.
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
Работа направлена на разработку и получение новых перспективных материалов для магнитоэлектроники, спинтроники и оптоэлектроники: тонких эпитаксиальных пленок, перовскито-подобных манганитов и многослойных гетероструктур на их основе. На 2 этапе работы осуществлена оптимизация технологичесих параметров процесса получения эпитаксиалых гетероструктур, включающих наноразмерные слои перовскито-подобных манганитов и сегнетоэлектриков. Исследована структура сформированных двух- (сегнетоэлектрик/манганит) и трехслойных (манганит/сегнетоэлектрик/манганит) систем. Определена критическая толщина манганитных пленок, на подложках с отрицательным (1%) и положительным (1.7%) рассогласованием в параметрах кристаллических решеток. Установлены механизмы, ответственные за нарушение стехиометрии манганитных слоев, процесс зарождения и последующий рост которых проходили в условиях действия двухосных механических напряжений. Нарушение стехиометрии гетероэпитаксиальных манганитных пленок, выращенных когерентно на подложке с рассогласованием в параметрах кристаллических решеток более 1% сопровождается изменением объема их элементарной ячейки. Это указывает на существенное влияние механических напряжений на относительную концентрацию четырехвалентных ионов марганца в объеме манганитных слоев.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.05.2008
На 3 этапе работы было проведено исследование микроструктуры межфазных границ манганит/диэлектрик с использованием микроскопии высокого разрешения. Фотолитография и ионное травление были использованы для формирования плоско параллельных конденсаторных гетероструктур Ag/(600 nm)STO/LCMO и LCMO/(600 nm)STO/LCMO. Были исследованы температурные зависимости емкости указанных гетероструктур в электрическом (магнитном) поле или без него. В интервале 80-220К диэлектрическая проницаемость промежуточного слоя STO в указанных гетероструктурах хорошо апроксимировались соотношением Кюри-Вейсса, причем постоянная Кюри и температура Кюри – Вейсса практически совпадали с соответствующими параметрами для монокристаллов титаната стронция. Из полученных данных по температурной зависимости диэлектрической проницаемости слоя STO в исследованных гетероструктурах была определена удельная емкость межфазных границ LCMO/STO (CInt ? 2?3?F cm-2). Исследовано магнетосопротивление выращенных гетероструктур и вклад верхнего и нижнего манганитных электродов в него при различных температурах.
Развернуть
4
01.06.2008 - 31.10.2008
3.1. Полученные результаты имеют принципиальное значение для соз-дания нового поколения управляемых элементов СВЧ техники, например пе-ренастраиваемых фильтров, линий задержки, фазовращателей, на основе многослойных гетероструктур, включающих пленки перовскито-подобных оксидов. Перенастраиваемые фильтры могут быть использованы, например в базовых станциях, обеспечивающих работу мобильных телефонов.
3.2. Для получения гетероструктур манга-нит/сегнетоэлектрик/манганит, которые могут быть использованы в реаль-ных устройствах микроволновой и измерительной техники необходимо обес-печить их формирование на подложках с малыми диэлектрическими потеря-ми и выполненных из материалов, используемых в микроэлектронике –(прежде всего на кремнии). Разработки и исследования в данном направле-нии активно проводятся.
3.3. Полученные результаты имеют исключительно важное значение для создания основ оксидной микроэлектроники. Потенциал использования перовскито-подобных оксидов в микроэлектронике огромен, однако меха-низмы, определяющие электронные свойства межфазных границ, разделяю-щих различные перовскито-подобные оксиды, исследованы в настоящее вре-мя лишь фрагментарно. Результаты по емкости межфазных границ манга-нит/сегнетоэлектрик и эффективной глубине проникновения электрического поля в манганитный электрод будут несомненно использованы при разработ-ке элементов СВЧ техники и ячеек магнитной памяти, на основе тонких сло-ев La0.67(Ва,Ca,Sr)0.33MnO3.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Тема
Повышение эксплуатационных свойств металлических сплавов путем направленного воздействия на межфазные границы и границы зерен.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 13 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
3
Тема
Научно-методическое и организационно-техническое сопровождение проведения IV Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах – ФАГРАН-2008».
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
0,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка методов изготовления наноразмерных светоизлучающих гетероструктур для светодиодов ближнего ультрафиолетового диапазона.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка методов создания наномембран для приемников инфракрасного изображения с зарядовой связью.
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Количество заявок
2
Тема
Методы и средства метрологического обеспечения измерений пространственных и функциональных характеристик наноразмерных покрытий и гетероструктур.
Продолжительность работ
2011, 6 мес.
Бюджетные средства
19 млн
Количество заявок
1