Structural domains in thin films of ferroelectrics and multiferroics

Promotie: dhr. S. Venkatesan, 13.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Structural domains in thin films of ferroelectrics and multiferroics

Promotor(s): prof.dr. J.J.M. de Hosson

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Contact: Sriram Venkatesan, tel. 050-363 4902, e-mail: s.venkatesan@rug.nl

Groei en karakterisering van ferroelektrisch materiaal

Dunne films van ferroelektrisch materiaal staan momenteel in de belangstelling vanwege hun mogelijke toepassingen in RAM-computergeheugens.

Zo’n ferroelektrische dunne film met een Perovskietstructuur wordt epitaxiaal gegroeid op een substraat met een soortgelijke struktuur maar met een verschillende roosterparameter. Van cruciaal belang voor de film is de spanning die ontstaat door de roostermisfit met het substraat. De intrinsieke koppeling tussen spanning en polarisatie kan worden gebruikt om veranderingen in elektronische eigenschappen af te stemmen op verbetingen in functionele eigenschappen.

In zijn proefschrift presenteert Sriram Venkatesan resultaten van een studie naar groei en karakterisering van ferroelektrisch PbTiO3 en multiferroisch TbMnO₃ met behulp van Hoge-Resolutie Transmissie Elektronen Microscopie (HR-TEM).

PbTiO₃ films van verschillende diktes werden epitaxiaal gegroeid op (001)-SrTiO₃ substraten met behulp van pulsed-laser depositie (PLD). Tijdens afkoelen vertonen de films met name bij het overschrijden van de overgangstemperatuur Tc van para- naar ferroelektrische ordening, de neiging om te relaxeren via de vorming van domeinen.

Multiferroisch TbMnO₃ dunne films, de klasse van materialen waarbij twee of meer ferroische ordeningen optreden in een enkele fase, zijn zeer aantrekkelijk gebleken voor computergeheugens na de ontdekking van een enorm magneto-elektrisch effect. Evenals bij ferroelektrisch PbTiO₃ is controle over domein-structuren in multiferroische films van belang om hun functionele eigenschappen te beïnvloeden. De nano-domein evolutie in TbMnO₃-films gegroeid op een (001)-SrTiO₃ substraat, werd in detail onderzocht met behulp van TEM om de domeinen te karakteriseren en het spanningsrelaxatie mechanisme te begrijpen.