Voltage control of magnetism in multiferroic ferromagnetic/ferroelectric heterostructures
Aquesta Tesi doctoral comprèn el disseny, la fabricació i la caracterització magnetoelèctrica d'heteroestructures ferromagnètiques/ferroelèctriques artificials; en particular, de titanat de ferro-alumini/plom-magnesi-niobat-plom (FeAl/PMN-PT). Aquests sistemes híbrids estan destinats a reduir l...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2022 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/687636 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/687636 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Multiferroic Multiferroico Magnetisme Magnetismo Magnetism Voltatge Voltaje Voltage Ciències Experimentals 538.9 |
| Sumario: | Aquesta Tesi doctoral comprèn el disseny, la fabricació i la caracterització magnetoelèctrica d'heteroestructures ferromagnètiques/ferroelèctriques artificials; en particular, de titanat de ferro-alumini/plom-magnesi-niobat-plom (FeAl/PMN-PT). Aquests sistemes híbrids estan destinats a reduir la dissipació de calor i el consum d'energia quan s'accionen magnetoelèctricament. Una de les principals estratègies per a controlar el magnetisme amb voltatge és l'ús de materials híbrids magnetostrictius/piezoelèctrics, com les heteroestructures ferromagnètiques/ferroelèctriques. No obstant, quan aquestes heteroestructures s'exposen a un camp elèctric es poden produir simultàniament diferents processos, com efectes de piezodeformació, acumulació de càrrega electrònica i la migració d'oxigen induïda per voltatge (magnetoiònica). Això fa que la interpretació dels efectes magnetoelèctrics no sigui senzilla i que sovint es produeixin errors d'interpretació. Atès que la deformació induïda (i les variacions en la magnetització) són proporcionals al quadrat de la polarització ferroelèctrica, la resposta magnetoelèctrica deguda a la deformació sol ser simètrica respecte al signe de la tensió aplicada. Per contra, es poden obtenir respostes asimètriques pel que fa a l'acumulació de càrrega electrònica i la migració d'oxigen induïda per voltatge. En aquest cas, les heteroestructures ferromagnètiques/ferroelèctriques basades en FeAl i PMN-PT orientat segons [011] han estat dissenyades en relació al gruix de la capa, composició i microestructura per a mostrar una resposta magnetoelèctrica altament asimètrica i poder desentrellaçar els efectes magnetoelèctrics esmentats. En concret, el % atòmic de Fe al voltant del 75 i els grans gruixos de la capa de FeAl (> 20 nm) permeten descartar qualsevol possible efecte d'acumulació de càrrega, mentre que no s'observa experimentalment cap evidència de magnetoiònica, com calia esperar per l'alta resistència a l'oxidació de l'aliatge Fe75Al25, cosa que deixa la deformació com a únic mecanisme per a modular la resposta magnetoelèctrica asimètrica. Paral·lelament, aquesta estratègia també s'ha miniaturitzat fent discos de FeAl a la microescala sobre substrats de PMN-32PT orientats segons [011], utilitzant litografia UV. Cal destacat que el comportament magnetoelèctric dels discos de 50 nm de gruix de Fe75Al25 (at. %) crescuts sobre PMN-32PT orientat segons [011], prèviament cobert amb 10 nm de Cu, mostren una àmplia gamma de propietats magnètiques, que van des del comportament multidomini fins al de tipus vòrtex, com a conseqüència de la interacció entre les propietats magnètiques al pla i l'actuació de la tensió. |
|---|