ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ ОБРАЗЕЦ LaCoO3 ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ СПИНТРОНИКИ И НАНОЭЛЕКТРОНИКИ

3
Настоящая полезная модель относится к средствам анализа спиновых состояний ионов кобальта, а именно к пленочным образцам LaCoO для исследований.
3
Ионы кобальта характеризуются различным спиновым состояниям, что приводит к появлению уникальных электронных, транспортных и магнитных свойств в кобальтсодержащих материалах, так в пленке LaCoO может быть реализовано три спиновых состояния, переходом между которыми возможно управлять посредством температурного воздействия, внешнего давления или легирования. При этом для целей спинтроники и наноэлектроники необходимы образцы совершенной структуры малой толщины.
3
Известна магнитооксидная пленка на основе оксида кобальта (заявка на изобретение КНР CN 113061990 A), в которой поочередно выращен первый слой материала и второй слой материала, при этом первый слой материала представляет собой LaCoO.
3
3
3
Недостатком известного технического решения является то, что созданная в указанном источнике пленка на основе LaCoO представляет собой сверхрешетку, в которой слой LaCoO имеет толщину только 0,4-10 нм, что является недостаточным для изучения температурного воздействия, а также внешнего давления или легирования на переходы между спиновыми состояниями в пленке LaCoO.
3
В последние два года некоторые исследователи использовали плоскостную двойную вращательную симметрию ступеней поверхности монокристаллической подложки для точного управления квазиодномерной сегнетоупругой структурой и магнитной анизотропией пленки LaCoO, а также с помощью поляризованной спектроскопии отражения нейтронов изучают магнитные изменения, вызванные обратимым искажением решетки.
3
Впоследствии исследовательская группа исследовала эффекты нелинейного регулирования орбитального порядка и спинового состояния пленки LaCoO на макроскопический магнетизм при различной толщине пленки и различных эпитаксиальных напряжениях.
3
Технический результат, на получение которого направлена полезная модель, является создание образцагетероэпитаксиальной пленки LaCoO с обеспечением послойной повторяемости структуры, что дает возможность проведения исследований точной природы ферромагнитного состояния, спиновых переходов и их поведения в зависимости от различных условий внешнего воздействия на пленку.
3,
2
2
Технический результат достигается в образце, содержащем подложку, выполненную из сложного оксида LaAlOимеющую террасную структуру с однородным химическим составом поверхностного слоя AlO, а также расположенную на подложке слоистую структуру из пар чередующихся слоев LaO и CoOс общей толщиной двойного слоя около 3,82Å.
3,
2
Предпочтительно в качестве подложки использовать LaAlOпредварительно подвергнутый химической обработке раствором HF (5 pH), с последующим отжигом в смеси аргона и кислорода (30% О и 70% Ar) при температуре 1000°С.
2
3
Предпочтительно слоистая структура из пар чередующихся слоев LaO и CoO с общей толщиной каждого двойного слоя около 3,82Å создана методом импульсного лазерного осаждения посредством сканирования по стехиометричной мишени LaCoOсфокусированным лазерным пучком твердотельного Nd:YAG лазера, излучающего на длине волны 355 нм с энергией лазерного импульса, равной 12 мДж, на частоте 5 Hz.
3
2
2
2
3
3
3
Полезная модель может быть реализована в устройстве, содержащем подложку из LaAlO, имеющую террасную структуру с однородным химическим составом поверхностного слоя AlO, полученную за счет предварительной химической обработки раствором HF (5 pH), с последующим промыванием в деионизованой воде и отжигом в смеси аргона и кислорода (30% О и 70% Ar) при температуре 1000°С в течение трех часов, а также выращенную на подложке слоистую структуру из пар чередующихся слоев LaO и CoO с общей толщиной каждого двойного слоя около 3,82Å, которая была создана методом импульсного лазерного осаждения посредством сканирования по стехиометричной мишени LaCoOсфокусированным лазерным пучком твердотельного Nd:YAG лазера, излучающего на длине волны 355 нм с энергией лазерного импульса, равной 12 мДж, на частоте 5 Hz, с возможностью нагрева образца до температур > 600°С в давлении кислорода 10 – 200 мТорр, и с диаметром пучка 1мм, за счет чего в результате процесса лазерной абляции происходило послойное формирование на подложке, нагретой до необходимой температуры слоя LaCoO. В процессе напыления подложка расположена на расстоянии в 8,25см от мишени. Рост осуществляется по одному монослою, соответствующему постоянной решетке LaCoO, на что необходимо 1120 лазерных импульсов, после чего осуществляется отжиг в течение 10 мин, повторяющийся для каждого монослоя. По окончании процесса напыления проводится завершающий отжиг в течение одного часа с последующим охлаждением со скоростью 10°С/мин до температуры ниже 100°С. На протяжении всего процесса отжига/охлаждения давление в камере сохранялось на уровне 8 мТорр.
Полезная модель работает следующим образом.
3
Нанесенная на подложку слоистая структура LaCoO, характеризующаяся точно повторяющейся постоянной решеткой, исследуется на научных установках с целью определения точной природы ферромагнитного состояния, спиновых переходов и их поведения в зависимости от температурного воздействия, внешнего давления или легирования.
3
Таким образом, достигается технический результат в виде создания образца гетероэпитаксиальной пленки LaCoO с обеспечением послойной повторяемости структуры, что дает возможность проведения исследований точной природы ферромагнитного состояния, спиновых переходов и их поведения в зависимости от различных условий внешнего воздействия на пленку.