• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Ferromagneetiline raudoksiid tinaoksiidi nanoosakestel võimalike spintrooniliste rakenduste tarvis

2.05.2012 by Aile Tamm Leave a Comment

Kiirelt magneetuvaid ja nii magneetiliselt kui elektriliselt kiiresti ümberlülituvaid tahkeid materjalikihte on tarvis arendada uuelaadsete suhteliselt väikese energiatarbega ja samas suure tihedusega mälumaterjalide jaoks. Sellistes materjalides võiks salvestada infobitte elektriliselt, rakendades materjalile magnetvälja, või siis ka vastupidi, lugedes elektriliselt polariseeritud magnetmaterjali magneetumust. Peamine on esialgu siiski magnetiline salvestus ja elektriline lugemine… niivõrd kuivõrd võib neid teineteisest üldse eraldada.

Aatomkihtsadestatud (ALD) ferri- ja ferromagnetiliste õhukeste tahkiskilede sadestamine ja nende füüsikaliste (magnet- ja elektriliste) omaduste analüüsi näol on tegemist Eestis täiesti uue valdkonnaga,  mis on ka fikseeritud ühe uurimissuunana Eesti Magnetlaboris Eesti Infrastruktuuri (https://www.etis.ee/Portaal/infrastruktuur.aspx)  Teekaardil.  ALD kiled (sünteesitakse Tartu Ülikooli Füüsika Instituudi ja Helsingi Ülikooli poolt) ja nende kasutamine spinnelektroonika (spintroonika) rakendustes on kogu maailmas kiiresti kasvav teadustemaatika. Näiteks õhukeste raudoksiidkilede magneetuvus pole muidugi võrreldav metalsete magnetmaterjalide magneetuvusega, kuid ALD abil tehtud kilede eelis on, et me suudame magnetmaterjali kasvatada suvalise kujuga alustele ja väga ühtlaselt, nanomeetri (nm) täpsusega. Vähese magneetuvusega materjale mis on valdavalt kasutusel pooljuhtidena (HfO2, TiO2 jne) nimetatakse ‘lahjadeks magnetmaterjalideks’ (diluted magnetic materials ).

Ajakirjas ‘Journal of Crystal Growth’ ilmus Tartu Ülikooli Füüsika Instituudi töötajate Aile Tamme, Jekaterina Kozlova, Aleks Aidla, Tanel Tätte, Tõnis Arrovali, Uno Mäeoru, Hugo Mändari, Kaupo Kukli ja Keemilise Bioloogilise ja Füüsika Instituudi (KBFI) töötajate Mukesh Dimri ja Raivo Stern koostöös artikkel „Atomic layer deposition of ferromagnetic iron oxide films on three-dimensional substrates with tin oxide nanoparticles”[allikas]. Artikli teemaks on õhukesed tahkiskihid, mis juba paarikümne nanomeetri paksuse kihina annavad arvestatavat magneetumist. Uurimise all oli raudoksiid (Fe2O3 ehk hematiit), mis on iseenesest ka magneetuv materjal, kuid kui õnnestub protsessi käigus saada ka osaliselt Fe3O4, mis on tuntud ka magnetiidi nime all, siis on tekkinud kile magneetuvus palju suurem. Artiklis näitasime, et kasutades SnO2 nanopalle aluskihina raudoksiidi all, hakkas eelistatult kasvama hoopis magnetiit. Muidugi ei saanud me kasvatada puhast magnetiiti, kuid protsessitingimused nähtavasti võimaldasid selle teket lisaks peamisele raudoksiidi faasile.

Joonis 1. Aatomjõumikroskoobi (AFM) pilt SnO2 nanopallidest, kus väikesed ja küllaltki ühesuurused pallid katavad aluse üsna ühtlaselt, (vasakul). Skaneeriva elektronmikroskoobi (SEM) pilt raudoksiidist lahutusega 300 nm näitab, et kile pind pole enam üldse väga tasane vaid pigem on tekkinud pinnast eemalduvad osakese (paremal).

Joonis 2. Magneetumist iseloomustavad kõverad SnO2 osakestega planaarse tahkiskihi jaoks (must) ja 3-dimensionaalsetele alustele kasvatatud tahkiskihtide kohta (sinine ja roheline). Pilt allikast.

Põhjuseid selleks, miks meil tekkis parem magnetmaterjal kui tavaline Fe2O3 oli ilmselt mitu. Esiteks muidugi see, et väikesed kristalliidid aluspinnal suurendasid oluliselt aluspinna suurust (karedust) tekitades nukleatsioonitsentreid (joonis 1.), mis on olulised kile kasvamise alustamiseks. Samuti aitas magnetiidi kasvu tekitada tinaoksiid, tänu oma +3 oksüdatsiooniastmele (elektronide vakantsile) kerge ebastabiilsuse pinnal, mistõttu muutus Fe3O4 tekkimine eelistatumaks.

Materjali magneetumist mõõdeti vibreeriva prooviga magnetomeetriga (vibrating sample magnetometer, VSM). Mõõdetud kõver iseloomustab aine magneetuvuse sõltuvust vastu välist magnetvälja (joonis 2). Graafikult saab teada planaarsele paarikümne nm paksusele tahkiskihile iseloomuliku küllastusmagneetuvuse, jääkmagneetuvuse, ja ka koertsitiivsuse.

Autor: Aile Tamm

Allikas: Aile Tamm, Mukesh Dimri, Jekaterina Kozlova, Aleks Aidla, Tanel Tätte, Tõnis Arroval, Uno Mäeorg, Hugo Mändar, Raivo Stern, Kaupo Kukli. “Atomic layer deposition of ferromagnetic iron oxide films on three-dimensional substrates with tin oxide nanoparticles” Journal of Crystal Growth 343 (2012) 21–27.

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Korea teadlased valmistasid magnettransistori
  2. Kiraalsus ja spinnlained
  3. Eksootiline materjal suurendab magnetvälja ohutult
  4. Leiti ideaalne viis magnetomaduste manipuleerimiseks
  5. Läbimurre andmesalvestuses
  6. Magneetuvatest nanoosakestest uute komposiitmaterjalideni

Filed Under: Eesti teadusuudised, Eestist endast, Tartu Ülikool, Teadusuudised Tagged With: Magnetmaterjalid

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2021 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in