Μελέτη Περίθλασης Ακτίνων Χ του υλικου EuTiO3 με ακτινοβολία συχρότρον

Παππάς, Παναγιώτης; Pappas, Panagiotis

dc.contributor.author	Παππάς, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Pappas, Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2017-07-13T06:33:49Z
dc.date.available	2017-07-13T06:33:49Z
dc.date.issued	2017-07-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45191
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7160
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Πολυφερροϊκό υλικό	el
dc.subject	Λεπτά υμένια	el
dc.subject	Σyχρότρον	el
dc.subject	Synchrotron XRD	en
dc.subject	Reciprocal space map	en
dc.subject	Multiferroics	en
dc.subject	Thin films	en
dc.subject	Grazing incidence xrd	en
dc.title	Μελέτη Περίθλασης Ακτίνων Χ του υλικου EuTiO3 με ακτινοβολία συχρότρον	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Φυσική Στερεάς Κατάστασης	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-02-10
heal.abstract	To EuTiO3 (ETO) είναι ένα πολυφερροϊκό υλικό, το οποίο είναι παραηλεκτρικό λόγω του ότι τα ιόντα Ti+4 που βρίσκονται στο κέντρο του οκταέδρου που σχηματίζεται από τα οξυγόνα κάθε κυψελίδας αλληλεπιδρούν με τα μαγνητικά ιόντα Eu+2 . Το ΕΤΟ έχει πολλές παρόμοιες ιδιότητες με το SrTiO3 (STO) καθώς και τα δύο κρυσταλλώνονται στην ίδια κυβική δομή περοβσκίτη (ομάδα συμμετρίας χώρου Pm3m) με σχεδόν ταυτόσημες κρυσταλλικές σταθερές (3.9049 Å για το STO και 3.9052 Å για το ETO). Επιπλέον το Eu και το Sr έχουν τις ίδιες ιοντικές ακτίνες επομένως θα περίμενε κανείς τα δύο υλικά να παρουσιάζουν τις ίδιες δομικές αλλαγές. Λόγω της ύπαρξης των μαγνητικών ιόντων του Eu το ΕΤΟ παρουσιάζει αντισιδηρομαγνητική αλλαγή φάσης στους ΤΝ=5.5 Κ και μια ανωμαλία στην διηλεκτρική του σταθερά στην ΤΝ, κάτι που είναι ένδειξη της ύπαρξης μαγνητοηλεκτρικής σύζευξης. Λεπτά υμένια ΕΤΟ έχουν δείξει ενδιαφέρουσες ιδιότητες όσον αφορά δομικές αλλαγές φάσης υπό την επίδραση μαγνητικών πεδίων[7] ή πεδίων τάσης. Η πιθανότητα επίδρασης στη δομή ενός τέτοιου υμενίου μέσω εξωτερικών πεδίων ανοίγει τεράστιες προοπτικές για τεχνολογικές εφαρμογές. Πραγματοποιήθηκε μελέτη ενός επιταξιακού υμενίου ΕΤΟ υψηλής ποιότητας με περίθλαση ακτίνων-Χ τόσο στον εργαστηριακό εξοπλισμό του Τομέα Φυσικής του ΕΜΠ, όσο και σε εγκαταστάσεις σύγχροτρον με σκοπό να γίνει ένας πλήρης κρυσταλλογραφικός χαρακτηρισμός και να διερευνηθούν οι μεταβολές σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ο δομικός χαρακτηρισμός είναι ζωτικής σημασίας για την μετέπειτα κατανόηση της απόκρισης του υλικού σε εξωτερικά πεδία. Για αυτό τον σκοπό συνδυάσαμε τις μετρήσεις σε σύγχροτρον, όπου παίρνουμε πληροφορία από μικρο ή νανοδομές στην επιφάνεια του υμενίου, με την χαρτογράφηση του αντιστρόφου χώρου ώστε να διερευνήσουμε την ύπαρξη κρυσταλλικών ατελειών και επομένως την ποιότητα της επιταξίας. Επιπλέον πραγματοποιήσαμε μετρήσεις χαμηλών θερμοκρασιών ώστε να διερευνήσουμε την ύπαρξη κάποιας δομικής αλλαγής φάσης στις χαμηλές θερμοκρασίες. Από την ανάλυση των rocking curves και των αναπαραστάσεων του αντίστροφου χώρου (reciprocal space maps) αναδεικνύεται μια έντονη mosaicity στο υμένιο κάθετα στην επιφάνειά του. Στα πειράματα σύγχροτρον και σε γεωμετρία grazing incidence, παρατηρήσαμε κοντά στην επιφάνεια του υμενίου περιοχές (domains) διαστάσεων λίγων μm, καθώς και διπλά spots, που κατά πάσα πιθανότητα οφείλονται σε γεωμετρικό αποπροσανατολισμό του υμενίου ως προς το σύστημα του εργαστηρίου. Στις μετρήσεις χαμηλών θερμοκρασιών παρατηρήθηκαν μεταβολές στις θέσεις χαρακτηριστικών κορυφών σκέδασης σε θερμοκρασίες ~190Κ και ~90Κ, που υποδηλώνουν πιθανές δομικές αλλαγές φάσης. Εξ αιτίας της εγγύτητας της δεύτερης θερμοκρασιακής μεταβολής με την αλλαγή φάσης του υποστρώματος, ίσως να σχετίζεται με την αλλαγή φάσης του υποστρώματος, ενώ η άλλη θα πρέπει να αποτελεί μια νέα δομική μεταβολή, άγνωστη μέχρι στιγμής.	el
heal.abstract	EuTiO3 (ETO) is a multiferroic compound where its paraelectricity associated with the Ti4+ ions in the TiO6 octahedra is coupled with the magnetic degrees of freedom from the Eu2+ ions. ETO shares similar properties with SrTiO3 (STO) and crystallizes in the cubic structure (Pm-3m) with almost the same lattice constants (a=3.9052Å for STO and a=3.9049Å for ETO). Since Eu has comparable ionic radius to Sr, one expects similarity between the two compounds in their structural modifications. Due to the presence of the magnetic Eu ions, ETO presents an antiferromagnetic phase transition at TN=5.5K and an anomaly in the dielectric constant at TN that indicates magnetoelectric coupling. Thin films of ETO have shown interesting properties with respect to the structural phase transition as well as to novel phase transitions induced from magnetic field and strain. The possibility of inducing specific structural chances via the application of external fields opens up a vast area of technological applications of these compounds. A high quality ETO epitaxial film grown on STO was studied with XRD (at the Department of Physics of NTUA) and synchrotron XRD (At Elettra Sinchrotrone Trieste) spectroscopy in order to characterize the film and monitor any low temperature anomaly. An exact characterization of the epitaxial film is crucial for the understanding of the films behavior under external fields. We combined the method of synchrotron XRD in order to obtain data from near surface nano-micro domains with the method of reciprocal space maps in order to reveal the nature of the defects that the film has and to reveal the quality of the epitaxy. Also we performed low temperature measurements in order to detect any low temperature structural phase transition. The analysis of the rocking curves and the reciprocal space maps revealed the presence of an out of plane mosaicity. The grazing incidence synchrotron XRD measurements revealed a near surface micro-domain structure. Also the spots from the Bragg reflections were double probably due to geometrical artifacts rising from the misalignment of the film with the laboratory reference frame. The low temperature measurements revealed anomalous changes, at ~190K and ~90K, of the peak position of characteristic reflections, which can be associate with structural phase transitions. The 90K anomaly is very close to the transition temperature of the structural phase transition of STO so maybe there is a correlation between the two. The anomaly at 190 K seems to be a novel structural phase transition.
heal.advisorName	Λιαροκάπης, Ευθύμιος	el
heal.committeeMemberName	Τσέτσερης, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Ράπτης, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	76 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true