Tynne filmer av multiferroisk BiFeO3

Abstract

I dette arbeidet er det for første gang deponert tynne filmer av α-Bi2O3 med ALD. Det er undersøkt tre forskjellige forløpere for vismutoksider: BiPh3 (Ph = fenyl), Bi(OtBu)3 (OtBu = tert-butoksy) og Bi(thd)3 (thd = 2,2,6,6-tetrametyl-2,5-heptadionato) og det er oppnådd selvbegrensende vekst med Bi(thd)3.

BiPh3 er vist å være uegnet som forløper for deponering av tynne filmer av både binære og komplekse vismutoksider med ALD. Bi(OtBu)3 er syntetisert for bruk som forløper, men denne er vist å dekomponere allerede ved 65 oC, som er for lavt til å kunne benyttes i praksis. I arbeidet med denne forløperen ble strukturen til Bi(OtBu)3 bestemt med røntgendiffraksjon, dette er det første alkoksidet som kun inneholder vismut som er strukturbestemt.

Bi(thd)3 er syntetisert som forløper og vist å være den første thd-forløperen til ALD som er egnet til å deponere film med vann som oksygenforløper. Filmene er deponert på glass, silisium, 012- og 001-orientert Al2O3. På alle substrater som er undersøkt har filmene sterk preferert orientering i 012-retningen og viser fibertekstur. Filmer som er deponert på Al2O3-substrater viser også ordning i fiberretningen. In-situ-eksperimenter har vist en dekomponering på overflaten, men denne er sannsynliggjort at kommer fra reaksjon med forløperens eget krystallvann.

Dette arbeidet presenterer også forsøk på deponering av blandinger av vismut- og jernoksider. Det er påvist en etsningsreaksjon av jernoksidoverflater og den syntetiserte Bi(thd)3 forløperen. Det er sannsynliggjort at etsningen også har opphav i reaksjonen mellom Bi(thd)3 og krystallvannet til forløperen som danner frie Hthd-ligander i gassfase, og de frie ligandene er tenkt å etse jernoksidet.