SuomeksiEnglanniksi
Annales Universitatis Turkuensis

Magnetophotoresistance in Pr1-xCaxMnO3 thin films

Elovaara Tomi

Tietotekniikan komponenttien nopea kehitys on pitkään tukeutunut komponenttien koon pienentämiseen ja määrän kasvattamiseen. Tämän kaltainen kehitys on viime vuosina kuitenkin hidastunut komponenttien koon saavuttaessa fysikaalisen alarajansa.

Näin ollen on yhä tärkeämpää tutkia uudenlaisia funktionaalisia materiaaleja, joista voidaan kehittää täysin uudenlaisia yhä nopeampia ja energiatehokkaampia komponentteja. Tutkimusryhmä tarkasteli PCMO-ohutkalvon ominaisuuksia sekä mahdollisuuksia soveltaa kyseistä materiaalia tietotekniikan komponenteissa.

PCMO-ohutkalvon rakenteen optimoinnin sekä valotuksen avulla tutkimusryhmä onnistui laskemaan ohutkalvojen eriste-metalli-faasimuutokseen tarvittavaa magneettikenttää huomattavasti. Lisäksi PCMO ohutkalvot saatiin herkistettyä valolle magneettisen taustakentän avulla, jolloin kalvon altistaminen valolle laski näytteen resistanssia noin yhdeksän dekadia, aiheuttaen näin materiaalissa eriste-metalli-faasimuunnoksen kylmässä.

– Fysikaalisena ilmiönä eriste-metalli-faasimuutos onkin kiinnostava juuri siksi, että sitä voidaan hyödyntää uudenlaisen elektroniikan kuten resistiivisten muisti- ja memristor-komponenttien kehityksessä, Elovaara kertoo.

Tällaisia materiaaleja, joissa eriste-metalli-faasimuutos tapahtuu, kutsutaan Mottin eristeiksi.

– Niissä materiaali muuttuu eristävästä metalliseksi ulkoisen ärsykkeen kuten lämpötilan, sähkökentän, magneettikentän, paineen tai valon vaikutuksesta. Kyseisiä faasimuunnoksia ei vielä ole täydellisesti ymmärretty, sillä ne ovat erittäin monimutkaisia, joissa elektronien spin-, orbitaali- ja varausjakauma sekä materiaalin kiderakenne vuorovaikuttavat keskenään, tarkentaa Elovaara.

PCMO-materiaali on malliesimerkki kolossaalimagnetoresistiivisestä Mottin eristeestä, joka muuttuu eristävästä johtavaksi magneettikentän vaikutuksesta. Muutos PCMO-materiaalin resistiivisyydessä on erittäin suuri, mutta muutokseen tarvittava magneettikenttä on usein hyvin suuri, yli 8 T.

– Nyt tutkimusryhmämme valmistamissa rakenteellisesti optimoiduissa PCMO-ohutkalvoissa eristefaasi saatiin sulatettua jo 4.4 T magneettikentällä 10 K lämpötilassa. Mittauksissa havaittiin myös, että lämpötilan nostaminen laski faasimuutokseen tarvittavaa magneettikenttää entisestään, mutta samalla myös muutos resistiivisyydessä pieneni.

Kun optimoidut PCMO filmit altistettiin magneettikentän lisäksi myös staattiselle valotukselle, ärsykkeiden yhteisvaikutus pienensi faasimuunnokseen tarvittavaa magneettikenttää 2.2 T (50%) pitäen resistiivisyyden muutoksen ennallaan n. yhdeksässä dekadissa. Valon ja magneettikentän yhteisvaikutus nimettiin magneettifotoresistanssiksi.

Väitöskirja on englanninkielinen

Tuotenumero:9789512965076
Ulkoasu:nid.
Tekijä:Elovaara Tomi
Laajuus:170 s.
ISBN:9789512965076
Julkaisuvuosi:2016
Sarja:AI osa 542
15,00 €
(sis. ALV 10%)


13,64 €
(ALV 0%)
Määrä: kpl