Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз

Синтезированы многослойные композиционные структуры на основе пленок La0.775Sr0.225MnO3 на подложках различного типа (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3, LaAlO3) с использованием метода магнетронного
 напыления. Изучены структурные и электрофизические свойства полученных пленок. Показано вл...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2008
Main Authors: Солопан, С.А., Вьюнов, О.И., Толстолыткин, А.И.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 2008
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14735
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз / С.А. Солопан, О.И. Вьюнов, А.И. Толстолыткин // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 3. — С. 20-23. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860109888890339328
author Солопан, С.А.
Вьюнов, О.И.
Толстолыткин, А.И.
author_facet Солопан, С.А.
Вьюнов, О.И.
Толстолыткин, А.И.
citation_txt Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз / С.А. Солопан, О.И. Вьюнов, А.И. Толстолыткин // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 3. — С. 20-23. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
collection DSpace DC
description Синтезированы многослойные композиционные структуры на основе пленок La0.775Sr0.225MnO3 на подложках различного типа (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3, LaAlO3) с использованием метода магнетронного
 напыления. Изучены структурные и электрофизические свойства полученных пленок. Показано влияние
 структурных особенностей подложки на электрофизические свойства пленок. Отримано багатошарові композиційні
 структури на основі плівок La0.775Sr0.225MnO3 на підкладках різного типу (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3,
 LaAlO3) з використанням методу магнетронного напилення. Вивчено структурні та електрофізичні властивості одержаних плівок. Показано вплив структурних особливостей підкладки на електрофізичні властивості плівок. Multilayer composite structures based
 on La0.775Sr0.225MnO3 films on different substrates
 (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3, LaAlO3) have been
 prepared using magnetron sputtering. Structure and
 electrophysical properties of films prepared have been
 studied. The effect of peculiarities of substrate structure
 on electrophysical properties of films has been shown.
first_indexed 2025-12-07T17:33:24Z
format Article
fulltext системі Ba3+3xCoNb2O9 при x<0 утворюється фаза Ba6CoNb9O30 (темна, збагачена ніобієм фаза) зі структурою тетрагональної вольфрамо- вої бронзи. Присутність фази Ba8CoNb6O24 при- водить до збільшення електричної добротності BCN, в той час як поява фази Ba6CoNb9O30 су- проводжується різким погіршенням електрофі- зичних характеристик. РЕЗЮМЕ. Изучен процесс получения барий ко- бальт ниобата со структурой перовскита , рассмотре- ны возможные пути оптимизации условий твердофаз- ного синтеза. Исследован фазовый состав и электрофи- зические характеристики материалов нестехиометриче- ских систем Ba3Co1+xNb2O9 и Ba3+3xCoNb2O9. Уста- новлено, что в соединениях с присутствием фазы Ba8Co- Nb6O24 значение добротности увеличивается, в то вре- мя как в соединениях с присутствием фазы со структурой тетрагональной вольфрамовой бронзы Ba6CoNb9O30 добротность материалов резко понижается. SU M M AR Y. The process of barium niobate synthe- sis with perovskite structure was studied; possible opti- mization routs of solid state synthesis were discussed. It was investigated the phase structure of Ba 3Co1+ x- N b2O9 and Ba3+ 3xCoNb2O9 nonstoichiometric systems and microwave parameters were studied. It was estab- lished that with a presence of Ba8CoNb6O24 hexagonal perovskite phase quality factor increases, at once a pre- sence of a Ba6CoN b9O30 phase in compounds kills quality factor . 1. Nomura S . // Ferroelectrics. -1983. -49. -P. 61. 2. Sco-Y ong Cho, Hyuk-Joon Y oun, Kug-Sun Hong // J. Mater. Res. -1997. -12. -P. 1558—1562. 3. Ahn C.-W ., Nahm S ., L im Y .-S. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. -2003. -42. -P. 6964—6968. 4. Kim In-Tae, Kim Y oon-Ho. // J. Mater. Res. -1997. -12. -P. 518—525. 5. Endo K., Fujimoto K., M urakawa K. // J. Amer. Ceram. Soc. -1987. -70, № 9. -P. 215—218. Iнститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського Надійшла 26.11.2007 НАН України, Київ УДК 546.6’43:716’654’42:54-185 С.А. Солопан, О.И. Вьюнов, А.И. Толстолыткин КОМПОЗИЦИОННЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ФЕРРОМАГНИТНЫХ ФАЗ Синтезированы многослойные композиционные структуры на основе пленок La0.775Sr0.225MnO3 на подлож- ках различного типа (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3, LaAlO3) с использованием метода магнетронного напыления. Изучены структурные и электрофизические свойства полученных пленок. Показано влияние структурных особенностей подложки на электрофизические свойства пленок. В последнее время особое внимание исследо- вателей привлекает создание многослойных ком- позиционных структур, в которых возможно бы- ло бы объединить одновременно несколько фаз с различными электрофизическими свойствами, на- пример сегнетоэлектрическими и магнитными [1]. В таких структурах предполагается проявление новых электрофизических свойств, не характерных для каждого компонента в отдельности. В качестве подложек для создания композиционных структур можно использовать сегнетоэлектрические мате- риалы на основе BaTiO3 с нелинейными, сегне- тоэлектрическими-полупроводниковыми или пиро- электрическими свойствами, что позволяет исполь- зовать их в различных функциональных устрой- ствах [2]. В ферромагнитных материалах на осно- ве манганитов лантана (La,Sr)MnO3 проявляется эффект гигантского магнитосопротивления [3], что дает возможность применять эти материалы для изготовления магнитных сенсоров и устройств маг- нитной записи [4, 5]. На практике такие материа- лы, как правило, используются отдельно. В то же время получение композиционных структур на ос- нове этих материалов позволило бы создавать новые типы устройств, в которых свойствами одно- го материала можно было бы управлять, изменяя свойства другого. Как показал анализ литературных данных, магнитные и электрофизические свойства мате- риалов чувствительны к особенностям микрост- © С.А. Солопан, О.И . Вьюнов, А.И . Толстолыткин , 2008 20 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 3 руктуры (размер зерна, пористость и др.), а также к тому, в каком виде находится материал — объемном или пленочном [6]. В пленках манга- нитов природа подложки оказывает сильное вли- яние на микроструктуру пленки и, соответствен- но, на ее электрофизические свойства [7]. Кроме того, в пленках магниторезистивный эффект мо- жет проявляться сильнее по сравнению с объем- ными образцами [8]. Поэтому целью данной работы было созда- ние многослойных композиционных структур на основе пленок La0.775Sr0.225MnO3, нанесенных ме- тодом магнетронного напыления на эталонную подложку из монокристалла LaAlO3 и поликри- сталлические подложки из комплексно легиро- ванных соединений на основе титаната бария, а также исследование их структуры и магниторе- зистивных свойств. Для получения многослойных композицион- ных структур использовали подложки Ba0.996Y0.004TiO3 и BaTi0.85Sn0.15O3, которые получали спеканием на- норозмерного порошка, полученного золь-гель методом, а также эталонную подложку на основе монокристалла LaAlO3. Для нанесения пленок La0.775Sr0.225MnO3 методом магнетронного напыле- ния применяли мишень данного материала, предва- рительно синтезированную методом твердофазных реакций. Для напыления пленок использовали ус- тановку магнетронного напыления ВУП-5М . На- пыление проводили в атмосфере аргон—кислород с подогревом подложки до 850 оС, толщину пле- нок регулировали за счет времени напыления. Полу- ченные пленки предварительно отжигали при температуре 800 оС на воздухе на протяжении 4 ч. Фазовый состав, парамет- ры кристаллической решетки и факторы преимущественной ори- ентации зерен исходных соеди- нений и композиционных струк- тур определяли методом рент- геновской дифракции на ди- фрактомeтре ДРОН-4 (СuKα- излучение). Микроструктуру по- верхности пленок исследовали с помощью сканирующего элек- тронного микроскопа Super- probe 733 (JEOL, Япония). Элек- тросопротивление пленок из- меряли четырехзондовым ме- тодом в интервале температур 77—350 К. Серебряные контак- ты наносили методом магнет- ронного напыления. Магнитосопротивление оп- ределяли в магнитных полях до 1200 кА/м и вы- числяли, используя соотношение MR = (R0 – RH)/ R0⋅100 %, где R0 — электросопротивление в нуле- вом магнитном поле, RH — электросопротивление в магнитном поле с напряженностью H . В результате работы были получены пленки на различных типах подложек, которые имели тол- щину ~1500 нм, а размер их зерен составлял <100 нм (рис. 1). Рентгенофазовые исследования получен- ных пленок показали, что не происходит химиче- кого взаимодействия пленки с подложкой. Для полученных пленок и поликристаллических под- ложек также было проведено рентгеноструктурные исследования и рассчитаны параметры элементар- ной ячейки и параметры текстуры (таблица). Как известно, параметр текстуры может указывать на наличие преимущественной ориентации (при G≠0 и G≠1) или ее отсутствие (при G=0 и G=1) [9]. Проведенные исследования показали, что для пле- нок, полученных на поликристаллических под- Рис. 1. Микрофотография поверхности пленки La0.775- Sr0.225MnO3, напыленной на подложку BaTi0.85Sn0.15O3. Параметры элементарной ячейки и текстуры для объемных образцов и пленки La0.775Sr0.225MnO3, нанесенной на подложки различного состава Состав объемных образцов Параметры элементарной ячейки объемных образцов Простр. группа Z a, Ao c, Ao V , Ao 3 G [hkl] La0.775Sr0.225MnO3 R3c 6 5.5020(4) 13.349(6) 350.00(4) 0 BaTi0.85Sn0.15O3 P4mm 1 4.0304(2) 4.0368(3) 65.576(6) 0.95 [110] Ba0.996Y0.004TiO3 P4mm 1 3.9969(2) 4.0341(3) 64.448(8) 1.17 [110] Состав подложки Параметры элементарной ячейки пленки La0.775Sr0.225MnO3 a, Ao c, Ao V , Ao 3 G [hkl] BaTi0.85Sn0.15O3 5.5110(1) 13.4089(9) 352.69(2) 0.23 [110] Ba0.996Y0.004TiO3 5.5131(1) 13.3877(3) 352.40(1) 0.08 [110] ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 3 21 ложках, наблюдается частичная ориентация зе- рен пленки. В данном случае она может быть вы- звана частичной ориентацией зерен подложки, которая может происходить в двух кристалло- графических направлениях — вдоль кристалло- графической плоскости [001] или [110], что будет приводить к перераспределению интенсивности рентгеновских рефлексов на рентгенограммах пле- нок. В свою очередь, для пленки, полученной на монокристаллической подложке, по данным рент- генофазовых исследований наблюдается полная ориентация зерен пленки в направлении ориен- тации зерен подложки. Как видно из таблицы, кристаллографические параметры подложки влияют как на преимущес- твенную ориентацию пленки, так и на ее кристал- лографические параметры. Уменьшение объема элементарной ячейки подложки приводит к умень- шению объема элементарной ячейки пленок. Это также указывает на кристаллизацию пленок в на- правлении ориентации плоскости подложки. Для всех полученных пленок были проведе- ны измерения их электрофизических свойств. На рис. 2, а показана зависимость нормированного сопротивления от температуры для пленок состава La0.775Sr0.225MnO3, нанесенных на различные под- ложки. Как видно из рисунка, максимум сопроти- вления пленок La0.775Sr0.225MnO3, напыленных на подложки из монокристалла LaAlO3 и поликрис- таллическую подложку BaTi0.85Sn0.15O3, смещается в область более высоких температур по сравнению с пленкой на подложке Ba0.996Y0.004TiO3. Данный эффект может быть вызван разной степенью преи- мущественной ориентации зерен пленки [10]. Следует также учитывать, что на электросоп- ротивление пленок влияют и такие факторы, как структурная и магнитная разупорядоченность, от- клонения химического состава от номинального по границам зерен [11], которые увеличивают разброс в значениях эффективной длины связей между ио- нами марганца и кислорода, что вносит вклад в изменение Tmax [12, 13]. На рис. 2, б показаны температурные зави- симости магнитосопротивления, измеренного в поле H=1200 кА/м для пленок La0.775Sr0.225MnO3, нанесенных на различные подложки. В соответ- ствии с литературными данными [14, 15] магнито- сопротивление монокристаллических образцов ман- ганитов имеет максимум вблизи температуры пере- хода “металлический ферромагнетик — диэлектри- ческий парамагнетик” (температуры Кюри TC) и уменьшается при отклонении температуры от TC. В поликристаллических образцах в низкотемпера- турной области (T < TC) появляется дополнитель- ный вклад в M R , который монотонно возрастает с понижением температуры. Появление дополни- тельного вклада связывают со спин-зависимым рас- сеиванием носителей заряда в межзеренной области [14] или спин-поляризованным туннелировани- ем через межзеренные границы [11]. В исследуемых нами образцах хорошо видны оба вклада в магни- тосопротивление (рис. 2, б), что позволяет надежно определить температуру Кюри TC этих образцов как температуру пика на кривой M R(T). Полученные нами данные показывают, что температуры фазовых переходов для пленок, по- лученных на подложке из монокристалла LaAlO3, и легированных соединений на основе титаната бария имеют подобный характер, что очевидно связано с пространственной ориентации зерен плен- ки по отношению к подложке [16]. Таким образом, нами показана возможность получения многослойных композиционных струк- тур на основе пленок ферромагнитного материа- ла La0.775Sr0.225MnO3 на подложках различных ти- пов материалов. Показано, что параметры элемен- тарной ячейки и преимущественная ориентация зерен подложек влияют на параметры элементар- ной ячейки пленок, что в свою очередь приводит к изменению электрических и магниторезистивных свойств пленки. Установлено, что использование поликристаллических подложек (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3) для создания композиционных структур позволяет получить высокие значения Рис. 2. Зависимость нормированного сопротивления (а) и магнитосопротивления (б) от температуры для пленки La0.775Sr0.225MnO3, напыленной на подложки LaAlO3 (1); Ba0.996Y0.004TiO3 ( 2); BaTi0.85Sn0.15O3 (3). 22 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 3 электрофизических характеристик, которые не ус- тупают характеристикам пленок, полученных на монокристаллах. Показана взаимосвязь парамет- ров подложки с электрофизическими свойствами пленок, что позволяет создавать структуры с задан- ными параметрами. РЕЗЮМЕ. Отримано багатошарові композиційні структури на основі плівок La0.775Sr0.225MnO3 на під- кладках різного типу (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3, LaAlO3) з використанням методу магнетронного на- пилення. Вивчено структурні та електрофізичні влас- тивості одержаних плівок. Показано вплив структур- них особливостей підкладки на електрофізичні влас- тивості плівок. SU M M AR Y. Multilayer composite structures ba- sed on La0.775Sr0.225MnO3 films on different substrates (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3, LaAlO3) have been prepared using magnetron sput tering. Structure and electrophysical properties of films prepared have been studied. The effect of peculiarities of substrate structu- re on electrophysical properties of films has been shown. 1. Dorr K. // J. Phys. D: Appl. Phys. -2006. -39. -P. 125—150. 2. Nogami G., M aruyama H., Hongo K . // J. Electrochem. Soc. -1993. -140, № 8. -P. 2370—2373. 3. Нагаев Э.Л. // Успехи физ. наук.. -1996. -166, № 8. -C. 833—858. 4. Nagai T ., Y amazaki A ., Uehara M . et al. // J. Mater. Sci. Lett. -2000. -19, № 20. -P. 1821—1823. 5. Nagai T ., Y amazaki A . Uehara M . et al. // Ibid. -2000. -19, № 20. -P. 1821—1823. 6. W ang X .L ., Dou S.X., L iu H.K. et al. // App. Phys. Lett. -1998. -73, № 3. -P. 396—398. 7. Y ang S.Y ., Kuang W .L ., L iou Y . et al. // J. Magn. Magn. Mater. -2004. -268, № 3. -P. 326—331. 8. Tovstolytkin A .I., Pogorily A .N., M atviyenko A.I. et al. // J. Appl. Phys. -2005. -98, № 4. -P. 1—6. 9. Rodriguez-Carvajal J. An introduction to the program FullProf 2000, Cedex, F rance. -2001. -P. 54, 55. 10. Chen Ch.-C., de Lozanne A . // Appl. Phys. Lett. -1998. -73, № 26. -P. 3950—3952. 11. Gross R ., A lff L ., Buchner B. et al. // J. Magn. Magn. Mater. -2000. -211, № 1–3. -P. 150—159. 12. Tovstolytkin A .I., Pogorily A .N., M atviyenko A.I. et al. // J. Appl. Phys. -2005. -98, № 4. -P. 1—6. 13. Dorr K. // J. Phys. D: Appl. Phys. -2006. -39. -P. 125—150. 14. Li X .W ., Gupta A., X iao G., Gong G.Q. // Appl. Phys. Lett. -1997. -71, № 8. -P. 1124. 15. Ghosh K., Ogale S.B., Ramesh R. et al. // Phys. Rev. B. -2000. -59, № 1. -Р. 533—537. 16. Nath T .K., Rao R .A ., Lavric D., Eom C.B. // Appl. Phys. Lett. -1999. -74, № 11. -P. 1615—1617. Институт общей и неорганической химии Поступила 25.11.2007 им. В.И . Вернадского НАН Украины, Киев Институт магнетизма НАН Украины, Киев УДК [[546.650.3’33’882.5-323]-165]:548.73:537.226.1/.3 Д.О. Мищук, О.И. Вьюнов ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВАКАНСИЙ НА РЕЛАКСОРНЫЕ СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ НИОБАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Изучена последовательность фазовых превращений при образовании твердых растворов со структурой тет- рагональной вольфрамовой бронзы (ТВБ). Определены кристаллографические параметры полученных твер- дых растворов. Электрофизические свойства поликристаллических материалов были исследованы в широком частотном и температурном диапазоне. Показано, что изменяя концентрацию вакансий в подрешетке А стру- ктуры ТВБ, можно влиять на релаксацию диэлектрических свойств. Сегнетоэлектрики со структурой тетрагональ- ной вольфрамовой бронзы (ТВБ) представляют значительный интерес при разработке пироэлек- трических датчиков, электрооптических и пьезо- электрических устройств. Для структуры тетраго- нальной вольфрамовой бронзы характерно нали- чие трех кристаллографических позиций: 12-ко- ординированные позиции, находящиеся в четы- рехугольных (в плоскости 001) структурных ка- налах, 15-координированные позиции в пятиуго- льных каналах и 9-координированные позиции в треугольных каналах, которые всегда вакантны [1, 2]. В подобных структурах часто проявляют- ся так называемые "релаксорные" свойства, кото- © Д.О. Мищук, О.И . Вьюнов , 2008 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 3 23
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-14735
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0041–6045
language Russian
last_indexed 2025-12-07T17:33:24Z
publishDate 2008
publisher Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
record_format dspace
spelling Солопан, С.А.
Вьюнов, О.И.
Толстолыткин, А.И.
2010-12-28T11:11:34Z
2010-12-28T11:11:34Z
2008
Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз / С.А. Солопан, О.И. Вьюнов, А.И. Толстолыткин // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 3. — С. 20-23. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
0041–6045
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14735
546.6’43:716’654’42:54-185
Синтезированы многослойные композиционные структуры на основе пленок La0.775Sr0.225MnO3 на подложках различного типа (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3, LaAlO3) с использованием метода магнетронного&#xd; напыления. Изучены структурные и электрофизические свойства полученных пленок. Показано влияние&#xd; структурных особенностей подложки на электрофизические свойства пленок.
Отримано багатошарові композиційні&#xd; структури на основі плівок La0.775Sr0.225MnO3 на підкладках різного типу (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3,&#xd; LaAlO3) з використанням методу магнетронного напилення. Вивчено структурні та електрофізичні властивості одержаних плівок. Показано вплив структурних особливостей підкладки на електрофізичні властивості плівок.
Multilayer composite structures based&#xd; on La0.775Sr0.225MnO3 films on different substrates&#xd; (BaTi0.85Sn0.15O3, Ba0.996Y0.004TiO3, LaAlO3) have been&#xd; prepared using magnetron sputtering. Structure and&#xd; electrophysical properties of films prepared have been&#xd; studied. The effect of peculiarities of substrate structure&#xd; on electrophysical properties of films has been shown.
ru
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
Неорганическая и физическая химия
Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз
Article
published earlier
spellingShingle Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз
Солопан, С.А.
Вьюнов, О.И.
Толстолыткин, А.И.
Неорганическая и физическая химия
title Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз
title_full Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз
title_fullStr Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз
title_full_unstemmed Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз
title_short Композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз
title_sort композиционные структуры на основе сегнетоэлектрических и ферромагнитных фаз
topic Неорганическая и физическая химия
topic_facet Неорганическая и физическая химия
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14735
work_keys_str_mv AT solopansa kompozicionnyestrukturynaosnovesegnetoélektričeskihiferromagnitnyhfaz
AT vʹûnovoi kompozicionnyestrukturynaosnovesegnetoélektričeskihiferromagnitnyhfaz
AT tolstolytkinai kompozicionnyestrukturynaosnovesegnetoélektričeskihiferromagnitnyhfaz