Pulsed laser deposited VO₂ and Co-Zn-Mn thin films toward novel functionalities

Hoogwaardige VO2 en helimagnetische dunne films

Het doel van Atul Atul's onderzoek was het groeien van hoogwaardige VO2 en helimagnetische dunne films en het bestuderen en optimaliseren van hun structuren en eigenschappen, om zo te helpen bij het bouwen van beter functionele apparaten in de toekomst. 

Voor de groei maakt Atul gebruik van gepulseerde laserdepositie (PLD), wat algemeen wordt aanvaard voor de groei van functionele oxidematerialen. VO2 werd gekozen vanwege de rijke faseovergang van metaal naar isolator, die na tientallen jaren van onderzoek nog steeds niet volledig wordt begrepen, en vanwege de potentiële diverse toepassingen van dunne VO2-films. Atul groeide deze films onder vergelijkbare omstandigheden op saffier- en TiO2-substraten, en de grote verschillen in de elektrische overgangskarakteristieken op macroschaal konden verklaard worden met de verschillen in (atoom)structuren zoals bestudeerd met scanning-transmissie-elektronenmicroscopie (STEM). Atul stabiliseerde de VO2-M2 tussenfase met behulp van rek-engineering op TiO2 (001)-substraat, wat aangetoond kon worden met behulp van uitgebreide STEM-beeldanalyse. Dit resultaat kan worden gebruikt om elektronische componenten te maken met nieuwe functionaliteiten zoals op meerdere niveaus schakelbare weerstanden.

Ook wilde Atul de PLD-groeitechniek uitbreiden naar de productie van niet-oxidefilms. Dit was al eerder gedaan in de onderzoeksgroep met op chalcogeniden gebaseerde films die fungeren als faseovergangsmaterialen. Atul verkoos Co-Zn-Mn in de β-Mn-fase als tweede systeem omdat het onder de overgangstemperatuur complexe magnetische texturen zoals skyrmionen kan vertonen, en dus een potentiële kandidaat is voor op spintronica gebaseerde apparaten. Atul optimaliseerde de groeiparameters van Co8Zn8Mn4-films, en de resulterende films blijken nauwelijks geoxideerd en vertonen magnetische eigenschappen vergelijkbaar met die van de bulkfase.

Atul Atul voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Nanostructured Materials and Interfaces. 

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/dd0b8d63-6a09-46d2-aff2-20ac517d80c8