Monolithic Ni/LiNbO3 Structures with an Interfacial Magnetoelectric Effect

S. A.  Sharko; Шарко С. А.; A. I.  Serokurova; Серокурова А. И.; N. N. Novitskii; Новицкий Н. Н.; N. N. Poddubnaya; Поддубная Н. Н.; V. A. Ketsko; Кецко В. А.; A. I. Stognij; Стогний А. И.

doi:10.31857/S0002337X23060179

Монолитные структуры Ni/LiNbO₃ с интерфейсным магнитоэлектрическим эффектом

Авторы: Шарко С.А.¹, Серокурова А.И.¹, Новицкий Н.Н.¹, Поддубная Н.Н.², Кецко В.А.³, Стогний А.И.⁴
Учреждения:
1. Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению
2. Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси
3. Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
4. Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению
Выпуск: Том 59, № 6 (2023)
Страницы: 624-630
Раздел: Статьи
URL: https://ogarev-online.ru/0002-337X/article/view/140189
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23060179
EDN: https://elibrary.ru/EWOJMO
ID: 140189

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Методом ионно-лучевого распыления–осаждения получены слоистые структуры в виде субмикронных слоев никеля на монокристаллических подложках сегнетоэлектрика ниобата лития LiNbO₃. В данных структурах при комнатной температуре наблюдается интерфейсный магнитоэлектрический эффект, максимальная величина которого в поперечной конфигурации магнитного и электрического полей составляет 108, а в продольной – 4 мВ/А. На основании анализа механических деформаций сделан вывод о значительном вкладе интерфейса в магнитоэлектрическое взаимодействие в полученных структурах Ni/LiNbO₃. Данные материалы могут найти применение при разработке устройств пьезотехники, а также акустической, оптической и спин-волновой электроники.

Ключевые слова

ионно-лучевое распыление–осаждение, слоистые структуры ферромагнетик/сегнетоэлектрик, интерфейс ферромагнетик/сегнетоэлектрик, ниобат лития, магнитоэлектрический эффект

Список литературы

Volk T., Wöhlecke M. Lithium Niobate: Defects, Photorefraction and Ferroelectric Switching. Berlin: Springer, 2009. P. 1–9. ISBN 978-3-540-70765-3https://doi.org/10.1007/978-3-540-70766-0
Shur V.Y. Lithium Niobate and Lithium Tantalate-based Piezoelectric Paterials, in Advanced Piezoelectric Materials: Science and Technology. Cambridge: Woodhead, 2010. P. 204–238. https://doi.org/10.1533/9781845699758.1.204
Sánchez-Dena O., Fierro-Ruiz C.D., Villalobos-Mendoza S.D., Flores D.M.C., Elizalde-Galindo J.T., Farías R. Lithium Niobate Single Crystals and Powders Reviewed − Part I // Crystals. 2020. V. 10. P. 973–32. https://doi.org/10.3390/cryst10110973
Li M., Ling J., He Y., Javid U., Xue Sh., Lin Q. Lithium Niobate Photonic-Crystal Electro-Optic Modulator // Nat. Comun. 2020. V. 11. P. 4123–8. https://doi.org/10.1038/s41467-020-17950-7
Zhu D., Shao L., Yu M., Cheng R., Desiatov B., Xin C.J., Hu Y., Holzgrafe J., Ghosh S., Shams-Ansari A., Puma E., Sinclair N., Reimer Ch., Zhang M., Lončar M. Integrated Photonics on Thin-Film Lithium Niobate // Adv. Opt. Photon. 2021. V. 13 № 2. P. 242–352. https://doi.org/10.1364/AOP.411024
https://www.korth.de/en/materials/detail/Lithium%20Niobate, 2022 (accessed 12 August 2022).
Nan C.-W., Bichurin M.I., Dong S., Viehland D., Srinivasan G. Multiferroic Magnetoelectric Composites: Historical Perspective, Status, and Future Directions // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 031101-35. https://doi.org/10.1063/1.2836410
Channagoudra G., Dayal V. Magnetoelectric Coupling in Ferromagnetic/Ferroelectric Heterostructures: A Survey and Perspective // J. Alloys Compd. 2022. V. 928. P. 167181. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167181
Kumar A., Kaur D. Magnetoelectric Heterostructures for Next-Generation MEMS Magnetic Field Sensing Applications // J. Alloys Compd. 2022. V. 897. P. 163091. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.163091
Bundesmann C., Neumann H. Tutorial: The Systematics of Ion Beam Sputtering for Deposition of Thin Films with Tailored Properties // J. Appl. Phys. 2018. V. 124. P. 231102-17. https://doi.org/10.106 /1.5054046
Sharko S.A., Serokurova A.I., Novitskii N.N., Poddubnaya N.N., Ketsko V.A., Stognij A.I. Elastically Stressed State at the Interface in the Layered Frromagnetic / Ferroelectric Structures with Magnetoelectric Effect // Ceram. Int. 2022. V. 48. № 9. P. 12387–12394. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.01.103
Srinivasan G., Fetisov Y.K., Fetisov L.Y. Influence of Bias Electrical Field on Magnetoelectric Interactions in Ferromagnetic-Piezoelectric Layered Structures // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. P. 132507-3. https://doi.org/10.1063/1.3114406
Fetisov L.Y., Chashin D.V., Fetisov Y.K., Segalla A.G., Srinivasan G. Resonance Magnetoelectric Effects in a Layered Composite under Magnetic and Electrical Excitations // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. P. 014103-6. https://doi.org/10.1063/1.4733466
International Centre for Diffraction Data, 2023, JCDD. https://www.icdd.com.
Kittel Ch., Hook J. Introduction to Solid State Physics. University of California: Wiley, 2017. 752 p.
Stognij A.I., Novitskii N.N., Trukhanov S.V., Trukhanov A.V., Panina L.V., Sharko S.A., Serokurova A.I., Poddubnaya N.N., Ketsko V.A., Dyakonov V.P., Szymczak H., Singh C., Yang Y. Interface Magnetoelectric Effect in Elastically Linked Co/PZT/Co Layered Structures // J. Magn. Magn. Mater. 2019. V. 485. P. 291–296. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.04.006
Sharko S.A., Serokurova A.I., Novitskii N.N., Ketsko V.A., Stognij A.I. Continuous Ferrimagnetic Y3Fe5O12 Layers on the Ceramic PbZr0.45Ti0.55O3 Substrates // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 14. P. 22049–22056. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.05.210
Grigoriev I.S., Meilikhov E.Z., Radzig A.A. Handbook of Physical Quantities. Boca Raton: CRC, 1996.