Отправить статью по E-mail 
Теоретическое исследование влияния эпитаксиальной деформации на структурные и магнитные свойства тонкой пленки YFeO3 на подложке SrTiO3
- Авторы: Дедов Г.С.1, Шориков А.О.1,2,3
-
Учреждения:
- Уральский федеральный университет
- Институт физики металлов, Уральское отделение РАН
- Сколковский институт науки и технологий
- Выпуск: Том 119, № 9-10 (2024)
- Страницы: 684-691
- Раздел: Статьи
- URL: https://journal-vniispk.ru/0370-274X/article/view/260851
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567824090088
- EDN: https://elibrary.ru/GJTRWR
- ID: 260851
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
В рамках метода GGA + U были исследованы электронная структура и магнитные свойства тонкой пленки YFeO3 на подложке SrTiO3. Было показано, что в тонкой пленке YFeO3/SrTiO3 эпитаксиальная деформация приводит к существенным искажениям кристаллической структуры и смещению атомов железа на поверхности пленки из плоскости, образованной ближайшими кислородами. Данные искажения приводят к смене типа дальнего магнитного упорядочения от антиферромагнитного G-типа, наблюдаемого в стехиометрическом YFeO3, к ферримагнитному упорядочению, близкому к антиферромагнитному упорядочению A-типа, и переходу от диэлектрического состояния в металлическое. Полная релаксация позиций атомов привела к возникновению искажения типа “дыхательной моды” в толще пленки, которая сопровождается появлением электрической поляризации 15.1 мкКл/cм2, что находится в согласии с экспериментом. Искажение кислородных октаэдров вокруг атомов железа приводит к переходу из высокоспинового в промежуточноспиновое состояние и падению величин локальных моментов.
Об авторах
Г. С. Дедов
Уральский федеральный университет
Email: Grigory.Dedov@urfu.me
Екатеринбург, Россия
А. О. Шориков
Уральский федеральный университет; Институт физики металлов, Уральское отделение РАН; Сколковский институт науки и технологийЕкатеринбург, Россия; Екатеринбург, Россия; Москва, Россия
Список литературы
- H. Schmid, Ferroelectrics 162(1), 317 (1994).
- W. Eerenstein, N. D. Mathur, and J. F. Scott, Nature 442, 759 (2006).
- S.-W. Cheong and M. Mostovoy, Nat. Mater. 6, 13 (2007).
- D. Khomskii, Physics 2, 20 (2009).
- M. Gajek, M. Bibes, S. Fusil, K. Bouzehouane, J. Fontcuberta, A. Barth´el´emy, and A. Fert, Nat. Mater. 6, 292 (2007).
- V. V. Shvartsman, W. Kleemann, R. Haumont, and J. Kreisel, Appl. Phys. Lett. 90(17), 172115 (2007).
- N. A. Hill, J. Phys. Chem. B 104(29), 6694 (2000).
- J. Wang, Science, 299(5613), 1719 (2003).
- R. Ramesh and N. A. Spaldin, Nat. Mater. 6(1), 21 (2007).
- A. Fernandez, M. Acharya, H.-G. Lee, J. Schimpf, Y. Jiang, D. Lou, Z. Tian, and L. W. Martin, Adv. Mater. 34(30), 2108841 (2022).
- Z.-l. Yuan, Y. Sun, D. Wang, K.-Q. Chen, and L.-M. Tang, J. Phys. Condens. Matter 33(40), 403003 (2021).
- D. G. Schlom, J. H. Haeni, J. Lettieri, C. D. Theis, W. Tian, J. C. Jiang, and X.Q. Pan, Materials Science and Engineering: B 87(3), 282 (2001).
- N. Fujimura, T. Ishida, T. Yoshimura, and T. Ito, Appl. Phys. Lett. 69(7), 1011 (1996).
- J. Ma, J. Hu, Z. Li, and C.-W. Nan, Adv. Mater. 23(9), 1062 (2011).
- Z. X. Cheng, H. Shen, J. Y. Xu, P. Liu, S. J. Zhang, J. L. Wang, X. L. Wang, and S. X. Dou, J. Appl. Phys. 111(3), 034103 (2012).
- G. Padmasree, S. Shravan Kumar Reddy, J. Ramesh, P. Yadagiri Reddy, and Ch. Gopal Reddy, Mater. Res. Express 7, 116103 (2020).
- N.O. Khalifa, H. M. Widatallah, A. M. Gismelseed, F. N. Al-Mabsali, R. G. S. Sofin, and M. Pekala, Hyperfine Interactions 237, 46 (2016).
- G. Padmasree, P. Yadagiri Reddy, and Ch. Gopal Reddy, Ceramics International 48(19), 28980 (2022).
- В. Г. Барьяхтар, Б. А. Иванов, М. В. Четкин, УФН 146(3), 417 (1985).
- M. Shang, C. Wang, Y. Chen, F. Sun, and H. Yuan, Mater. Lett. 175, 23 (2016).
- J. Scola, P. Boullay, W. Noun, E. Popova, Y. Dumont, A. Fouchet, and N. Keller, J. Appl. Phys. 110, 043928 (2011).
- V. V. Ogloblichev, V. I. Izyurov, Yu. V. Piskunov, A. G. Smol′nikov, A. F. Sadykov, S. A. Chuprakov, S. S. Dubinin, S. V. Naumov, and A. P. Nosov, JETP Lett. 114(1), 29 (2021).
- J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
- V. I. Anisimov, J. Zaanen, and O. K. Andersen. Phys. Rev. B 44, 943 (1991).
- V. I. Anisimov, F. Aryasetiawan, and A. I. Lichtenstein, J. Phys. Condens. Matter 9(4), 767 (1997).
- M. Cococcioni, Phys. Rev. B 71(5), 35015 (2005).
- P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini et al. (Collaboration), J. Phys. Condens. Matter 21, 395502 (2009).
- G. Prandini, A. Marrazzo, I. E. Castelli, N. Mounet, and N. Marzari, npj Computational Materials 4, 72 (2018).
- A. Shorikov, JETP Lett. 116(9), 634 (2022).
- N. O. Vambold, G. A. Sazhaev, and I. V. Leonov, JETP Lett. 118, 886 (2023).
- K. Kitayama, M. Sakaguchi, Y. Takahara, H. Endo, and H. Ueki, J. Solid State Chem. 177, 1933 (2004).
- M. Eibsch¨utz, S. Shtrikman, and D. Treves, Phys. Rev. 156, 562 (1967).
- D. Du Boulay, E. N. Maslen, V. A. Streltsov, and N. Ishizawa, Acta Crystallographica Section B Structural Science 51(6), 921 (1995).
- M. A. Butler, D. S. Ginley, and M. Eibschutz, J. Appl. Phys. 48(7), 3070 (1977).
- B. C. Tofield and B. E. F. Fender, J. Phys. Chem. Solids 31, 2741 (1970).
- D. Korotin, A. V. Kozhevnikov, S. L. Skornyakov, I. Leonov, N. Binggeli, V. I. Anisimov, and G. Trimarchi, Eur. Phys. J. B 65, 91 (2008).
- Dm. M. Korotin, V. V. Mazurenko, V. I. Anisimov, and S. V. Streltsov, Phys. Rev 91, 224405 (2015).
- R. D. King-Smith and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 47(3), 1651 (1993).
- D. Vanderbilt, J. Phys. Chem. Solids 61(2), 147 (2000).
Дополнительные файлы
