ВВЕДЕНИЕ 3
1. Литературный обзор 6
1.1. Двумерный электронный газ и двумерная сверхпроводимость на
границе двух оксидов 6
1.2. Полярная катастрофа 8
1.3. Исследуемые образцы 9
1.4. Методы исследования 17
2. Техника эксперимента 18
2.1. Метод охлаждения - Погружение в криостат 18
2.2. Метод охлаждения - Продувка гелием 24
2.3. Четырехконтактный метод измерения сопротивления 25
3. Результаты и выводы 28
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Центральной целью современной физики материалов является контроль материалов и их интерфейсов с атомными размерами [1]. Сложные оксиды показывают широкий спектр внутренних функций, таких как сегнетоэлектричество, магнетизм, сверхпроводимость и мультифункциональное поведение, которые можно использовать и комбинировать в электронных устройствах, основанных на эпитаксиально- выращенных гетероструктурах. Подобные многослойные структуры могут иметь физические свойства, которые не были найдены в отдельных составляющих слоях. Например, на границе раздела двух диэлектрических перовскитов LaAlO3/SrTiO3 образуется проводящий квазидвумерный электронный газ (q2DEG) с подвижностью электронов 104 см2/В-1с-1 при 4.2 К. Позже были получены значения на порядок выше, чем у двумерных электронных газов индуцированных на интерфейсах в гетероструктурах на основе III-V полупроводников [2]. То есть потенциально q2DEG может применяться для изготовления устройств (например, полевых транзисторов) с высокой подвижностью электронов. Кроме того, плотность носителей в этом металлическом состоянии может регулироваться электростатическим полем. Большое разнообразие основных состояний, доступных для семейства оксидов, предлагает потенциал для более богатой функциональности, чем доступно с настоящими полупроводниками: от пьезоэлектрических резонаторов до магнитооптического накопителя.
Как видно из вышесказанного, когда возникает граница двух диэлектриков, свойства на такой границе определяются взаимным влиянием этих диэлектриков. В большинстве случаев это не приводит к существенному изменению проводящих свойств. Но бывают случаи, когда такое взаимное влияние приводит как к существенному увеличению числа носителей, так и к существенному увеличению подвижности этих носителей. По существу, в одном из диэлектриков в узкой области вблизи границы раздела возникает металлический характер поведения проводимости. В этом случае говорят о возникновении квазидвумерного электронного газа на интерфейсе. Так как диэлектрики имеют достаточно высокое сопротивление, которое возрастает с понижением температуры, квазиметаллическое поведение сопротивления удается обнаружить при относительно низких температурах. В нашем случае мы исследовали поведения сопротивления интерфейса гетероструктуры Ba08Sr02TiO3/LaMnO3 при пленочном построении гетероструктуры и в «обычной» архитектуре построения гетероструктуры.
Актуальность данной работы подтверждается тем, что для поиска новых алгоритмов управления высокопроводящим состоянием, необходимо использование новых материалов и разработка новых, по дизайну, интерфейсов. Такой поиск ведется по разным направлениям, одно из которых связано с генерацией двумерной высокой проводимости на интерфейсе гетероструктуры и, с управлением такими состояниями при помощи магнитных и электрических полей. Уникальные свойства функциональных материалов достигаются за счет эффектов, связанных со сложным составом интерфейсной структуры.
Целью дипломной работы является исследование поведения сопротивления интерфейса гетероструктуры Ba0.8Sr0.2TiO3/LaMnO3 при пленочном построении архитектуры гетероструктуры, когда Ba0.8Sri2TiO3 и LaMnO3 наносятся в виде пленок на подложку, а также исследование влияния магнитного поля на поведение сопротивления гетероструктуры Ba0.8Sr0.2TiO3/LaMnO3 в «обычной» архитектуре гетероструктуры, когда сегнетоэлектрическая пленка Ba0.8Sr0.2TiO3 наносится на монокристаллический образец LaMnO3.
В работе получены следующие основные результаты:
1. Исследовано температурное поведение сопротивления гетероструктур Ba08Sr02TiO3/LaMnO3 как в пленочной конфигурации, так и в «обычной» архитектуре гетероструктуры. В пленочной реализации наблюдаем только высокое сопротивление всей гетероструктуры. В этом случае высокопроводящее состояние не образуется. Как показывает анализ рентгеновских измерений, подложки SrTiO3 были недостаточно хорошие, поэтому полученные пленки LaMnO3 получились поликристаллические. Поэтому пленка сегнетоэлектрика получается поликристаллической, и высокопроводящее состояние отсутствует.
2. При приложении магнитного поля к гетероструктуре Ba0.8Sr0.2TiO3/LaMnO3 в «обычной» архитектуре наблюдается, что сопротивление в низкотемпературной области уменьшается и максимум в температурной зависимости сопротивления гетероструктуры сдвигается в область более высоких температур, что свидетельствует об увеличении проводимости интерфейса. Это свидетельствует о наличие элементов магнитного порядка на интерфейсе.
