STEM onderzoek van complexe oxides op atomaire schaal

Datum: 19 januari 2015

Locatie: Campus Groenenborger - Lokaal U0.25 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Fysica

Promovendus: Ricardo Egoavil

Promotor: J. Verbeeck & G. Van Tendeloo

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Ricardo Egoavil - Departement Fysica

Abstract: Dit proefschrift behandelt het gebruik van raster transmissie elektronen microscopie (STEM) in het onderzoek van complexe oxides tot op atomaire schaal. Een combinatie van verschillende technieken -hoge hoek annulaire donkerveld STEM (HAADF-STEM), elektronen energie verlies spectroscopie (EELS), energie dispersieve X-stralen spectroscopie (EDS)- werd gebruikt om fundamentele informatie te verkrijgen en dusdanig de belangrijke fysische fenomenen van verschillende oxide gebaseerde heterostructuren te bestuderen. Hoofdzakelijk, wordt de correlatie tussen de exacte morfologie, de kristalstructuur, de chemische samenstelling en de elektronische fijnstructuur van de elementen met de corresponderende fysische eigenschappen nauwgezet onderzocht. De voornaamste experimentele resultaten van dit proefschrift worden weergegeven in hoofdstuk 3 tot 6. Hoofdstuk 3 beschrijft de studie van een ferro-elektrische dunne PbTiO3 film gegroeid op zelf-georganiseerde SrRuO3 nanodraden gedeponeerd op een gemengd terminatie DyScO3 substraat. Dit is een prototype structuur om een precieze controle van de ferro-elektrische domeingrensvlakken (DW) in PbTiO3 te verkrijgen. Onze studie toont aan dat (i) de nanodraden enkel groeien op de Sc-getermineerde oppervlakken van het substraat, en (ii) de grootte en positie van de DWs sterk gecorreleerd zijn aan de positie van de nanodraden. Hoofdstuk 4 geeft beelden weer tot op de atomaire schaal van de B-positie ordening in een dubbel perovskiet La2CoMnO6 dunne film. De elektronische structuur van Co en Mn zijn bevestigd in de geordende staat, echter de aanwezigheid van anti-fase grenzen die de lange afstand orde verbreken, wordt gebruikt om de schijnbaar ongeordende staat te beschrijven. Hoofdstuk 5 bestudeert de elektronische reconstructie aan het grensvlak tussen LaxSr1-xMnO3 en SrTiO3. EELS resultaten tonen aan dat een significante hoeveelheid van La interdiffusie in de SrTiO3 kan worden toegeschreven als de voornaamste oorzaak van verminderde conductiviteit en magnetisatie aan de grensvlakken van dit type materialen. Hoofdstuk 6 onderzoekt de mogelijkheid om fonon excitaties af te beelden in STEM-EELS experimenten. Een nieuwe normalisatie methode voor EELS spectra is ontwikkeld om spectrale kenmerken met atomaire resolutie in het zeer lage energie-verlies regime aan het licht te brengen en zo de mogelijkheden van vibratie spectroscopie te ontdekken. Tot slot, geeft hoofdstuk 7 een samenvatting van de hierboven vermeldde onderzoeksbijdragen en worden de mogelijkheden van verder onderzoek besproken.