Особенности микроструктуры тонких пленок ортоферрита иттрия на сапфире

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Методами рентгеновской дифракции и электронной микроскопии были исследованы особенности кристаллической структуры ультратонких (3÷50 нм) пленок ортоферрита иттрия, полученных методом магнетронного распыления мишени стехиометрического состава на подложки α-Al2O3 с ориентацией. В зависимости от толщины морфология и кристаллическая структура пленок существенно отличаются. В самых тонких пленках происходит формирование нескольких фаз: ортоферрита иттрия с орторомбической кристаллической решеткой (о-YFeO3), гексаферрита иттрия с гексагональной кристаллической решеткой (h-YFeO3), железоиттриевого граната Y3Fe5O12 и оксидов железа – гематита и маггемита. Исследован локальный состав и определены ориентационные соотношения закристаллизовавшихся фаз и подложки. В пленках толщиной более 10 нм обнаружена преимущественно высокотекстурированная фаза о-YFeO3 с небольшой примесью железоиттриевого граната.

About the authors

А. Л. Васильев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

И. А. Субботин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Author for correspondence.
Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

А. О. Беляева

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

Ю. М. Чесноков

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

В. В. Изюров

Институт физики металлов УрО РАН

Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, ул. Софьи Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

К. А. Меренцова

Институт физики металлов УрО РАН

Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, ул. Софьи Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

М. С. Артемьев

Институт физики металлов УрО РАН

Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, ул. Софьи Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

С. С. Дубинин

Институт физики металлов УрО РАН

Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, ул. Софьи Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

А. П. Носов

Институт физики металлов УрО РАН

Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, ул. Софьи Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Э. М. Пашаев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: i.a.subbotin@gmail.com
Russian Federation, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

References

  1. Ik Jae Leea, Jae-Yong Kim, Chungjong Yu, Chang-Hwan Chang, Man-Kil Joo, Young Pak Lee, Tae-Bong Hur and Hyung-Kook Kim. Morphological and structural characterization of epitaxial α-Fe2O3 (0001) deposited on Al2O3 (0001) by dc sputter deposition // J. Vac. Sci. & Tech. 2005. V. 23. P. 1450–1455.
  2. Andreeva M., Baulin R., Nosov A., Gribov I., Izyurov V., Kondratev O., Subbotin I., Pashaev E. Mössbauer Synchrotron and X-ray Studies of Ultrathin YFeO3 Film // Magnetism. 2022. V. 2. P. 328–339.
  3. Suhir E. Predicted Thermal- and Lattice-Mismatch Stresses / In: Handbook of Crystal Growth. Thin Films and Epitaxy: Basic Techniques. V. III, Part A. Second Edition. Editor-in-Chief Tatau Nishinga. Volume Editor Thomas F. Kuech. Elsevier, 2015. P. 983–1005.
  4. Chesnokov Yu.M., Vasiliev A.L., Prutskov G.V., Pashaev E.M., Subbotin I.A., Kravtsov E.A., Ustinov V.V. Microstructure of periodic metallic magnetic multilayer systems // Thin Solid Films. 2017. V. 632. P. 79–87.
  5. Subbotin I.A., Pashaev E.M., Vasilev A.L., Chesnokov Yu.M., Prutskov G.V., Kravtsov E.A., Makarova M.V., Proglyado V.V., and Ustinov V.V. The Influence of Microstructure on Perpendicular Magnetic Anisotropy in Co/Dy Periodic Multilayer Systems // Physica B: Condens. Matter. 2019. V. 573. P. 28–35.
  6. Sukhorukov Yu.P., Nosov A.P., Loshkareva N.N., Mostovshchikova E.V., Telegin A.V., Favre-Nicolin E., and Ranno L. The influence of magnetic and electronic inhomogeneities on magnetotransmission and magnetoresistance of La0.67Sr0.33MnO3 films // J. Appl. Phys. 2005. V.97. P. 103710–103714.
  7. Baltz V., Manchon A., Tsoi M., Moriyama T., Ono T., Tserkovnyak Y. Antiferromagnetic spintronics // Rev. Mod. Phys. 2018. V. 90. P. 15005–15061.
  8. Bar’yakhtar V.G., Ivanov B.A., and Chetkin M.V. Dynamics of domain walls in weak ferromagnets // Sov. Phys. Uspekhi. 1985. V. 28. P. 563–588.
  9. Eibschutz M., Shtrikman S., and Treves D. Mossbauer Studies of Fe57 in Orthoferrites // Phys. Rev. 1967. V. 156. P. 562–577.
  10. Gorodetsky G., Shtrinkman S., Tenenbaum Y., and Treves D. Temperature Dependence of the Susceptibility Tensor of a Weak Ferromagnet: YFeO3 // Phys. Rev. 1969. V. 181. P. 823–828.
  11. Zhang R., Xiong S., Gong M., Wang X., Yu C., Lan J. Influence of substrate orientation on structural, ferroelectric and piezoelectric properties of hexagonal YFeO3 films // J. Electroceramics. 2018. V. 40. P. 156–161.
  12. Kumar N., Prasad S., Misra D.S., Venkataramani N., Bohra M., Krishnan R. The influence of substrate temperature and annealing on the properties of pulsed laser-deposited YIG films on fused quartz substrate // J. Magn. Magn. Mat. 2008. V. 320. P. 2233–2236.
  13. Qiuping Fu, Naifeng Zhuang, Xiaolin Hu and Jianzhong Chen. Substrate influence on the structure and properties of YbFeO3 films. //Mater. Res. Express. 2019. V. 6. P. 126120.
  14. Coppens P., Eibschuetz M. Determination of the crystal structure of yttrium orthoferrite and refinement of gadolinium orthoferrite // Acta Crystallogr. 1965. V. 19. P. 524–531.
  15. Nakatsuka A., Yoshiasa A., Takeno S. Site preference of cations and structural variation in Y3Fe5– xGaxO12 (0 ≤ x ≤ 5) solid solutions with garnet structure // Acta Crystallogr. B. 1995. V. 51. P. 737–745.
  16. Finger L.W., Hazen R.M. Crystal structure and isothermal compression of Fe2O3, Cr2O3, and V2O3 to 50 kbars // J. Appl. Phys. 1980. V. 51. P. 5362–5367.
  17. Solano E., Frontera C., Puig T., Obradors X., Ricart S., Ros J. Neutron and X-ray diffraction study of ferrite nanocrystals obtained by microwave-assisted growth. A structural comparison with the thermal synthetic route // J. Appl. Crystallogr. 2014. V. 47. P. 414–420.
  18. Li J., Singh U.G., Schladt T.D., Stalick J.K., Scott S.L., and Seshadri R. Hexagonal YFe1–xPdxO3–δ: Nonperovskite Host Compounds for Pd2+and Their Catalytic Activity for CO Oxidation // Chem. Mater. 2008. V. 20. P. 6567–6576.
  19. Greaves C. A powder neutron diffraction investigation of vacancy ordering and covalence in gamma-Fe2O3 // Journal of Solid State Chem. 1983. V. 49. P. 325–333.
  20. Montoro V. Miscibilita fra gli ossidi salini di ferro e di manganese // Gazz. Chim. Ital. 1938. V. 68. P. 728–733.
  21. Дворянкина Г.Г., Пинскер З.Г. Электронографическое исследование Fe3O4 // ДАН. 1960. Т. 132. С. 110–113.
  22. Verwey E.J.W., Heilmann E.L. Physical Properties and Cation Arrangement of Oxides with Spinel Structures I. Cation Arrangement in Spinels // J. Chem. Phys. 1947. V. 15. P. 174–180.
  23. Michel A., Chaudron G., and Benard J. Properties of non-metallic ferromagnetic compounds // J. Phys. Radium. 1951. V. 12. P. 189–201.

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies