Οπτικές και Μαγνητικές ιδιότητες του CrN

Optical and magnetic properties of CrN (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Πολίτης, Ευστάθιος
  3. Προχωρημένες Σπουδές στη Φυσική (ΠΣΦ)
  4. 24 Σεπτεμβρίου 2022 [2022-09-24]
  5. Ελληνικά
  6. 101
  7. Πατσαλάς, Παναγιώτης
  8. ΠΑΛΙΛΗΣ, ΛΕΩΝΙΔΑΣ | ΠΕΡΙΒΟΛΑΡΟΠΟΥΛΟΣ, ΛΕΑΝΔΡΟΣ
  9. Νιτρίδιο του Χρωμίου | Οπτικές και Μαγνητικές Ιδιότητες
  10. 137
  11. 1.1 Τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα που παράγουν νιτρίδια . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Σχηματική Παρασκευή ενός h − CrN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.1 Οι θέσεις των ατόμων στη θεμελιώδη κυψελίδα του SF6 . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2 Είδη των ¨κεντρωμένων πλεγμάτων’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3 Οι συμμετρίες του group 62 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4 Διηλεκτρική συνάρτηση για μεταλλική συμπεριφορά . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.5 Διηλεκτρική συνάρτηση για μονωτική συμπεριφορά . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.6 Ανακλαστικότητα και Διαπερατότητα για μέταλλα και μονωτές . . . . . . . . . . . . . 20 2.7 Κατανομή Σπιν . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.1 Δείκτες διάθλασης από τους Λογοθετίδης et al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2 Δείκτες διάθλασης από τους Zahng and Gall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3 Δείκτες διάθλασης από τους Novakovi¢ et al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4 Δείκτες διάθλασης από τους Aouadi et al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.5 Δείκτες διάθλασης από τους Ibrahim et al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.6 Διηλεκτρική συνάρτηση από τους Λογοθετίδης et al. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.7 Διηλεκτρική συνάρτηση από τους Zahng and Gall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.8 Σύγκριση θεωρίας των Cheiwchanchamnangij and Lambrecht με τα δεδομένα των Zahng and Gall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.9 Πραγματικό και φανταστικό μέρος της διηλεκτρικής συνάρτησης από τους Hones et al. 39 3.10 Πραγματικό και φανταστικό μέρος της διηλεκτρικής σταθεράς από τους Novakovi¢ et al. 41 3.11 Ανακλαστικότητα και σταθερά απορρόφησης ως συνάρτηση της ενέργειας( Ibraxim et al.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.12 Πραγματικό και φανταστικό μέρος της διηλεκτρικής συνάρτησης ( Ibrahim et al.) . . 44 4 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ 3.13 Πραγματικό και φανταστικό μέρος της διηλεκτρικής συνάρτησης-ακραίες θερμοκρασίες ( Ibrahim et al.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.14 Πραγματικό και φανταστικό μέρος της διηλεκτρικής συνάρτησης- Συγκεντρωτικά . . . 45 4.1 Μοριακή επιδεικτικότητα χM του CrN ως συνάρτηση της θερμοκρασίας ([1]) . . . . . 48 4.2 Περίθλασης νετρονίων του CrN στους 298 K και στους 77 K ([1]) . . . . . . . . . . . 49 4.3 Περίθλαση ακτίνων Χ του CrN σε θερμοκρασία δωματίου και στους 77 K. ([1]) . . . . 50 4.4 Οι δύο διαφορετικές προτάσεις της μαγνητικής δομής του CrN ([1]) . . . . . . . . . . 51 4.5 Η θεμελιώδης κυψελίδα του CrN στο ορθορομβικό πλέγμα σύμφωνα με τους ([1]) . . . 53 4.6 Η σύνδεση των σταθερών του ορθορομβικού πλέγματος με το κυβικό. ([1]) . . . . . . 55 4.7 Μαγνήτιση ως προς Θερμοκρασία ([6]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.8 Συγκεντρώσεις σπιν ([77]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.9 Συγκεντρώσεις σπιν ([77]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.10 Ενέργειες για τις καταστάσεις σπιν ([77]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.11 Ορθορομβική Δομή του CrN ([29]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.12 Ενέργειες ανά μονάδα βάσης για την κυβική δομή CrN ([29]) . . . . . . . . . . . . . . 62 4.13 Πυκνότητα καταστάσεων στην παραμαγνητική φάση CrN ([29]) . . . . . . . . . . . . . 64 4.14 Πυκνότητα καταστάσεων στην σιδηρομαγνητική και αντισιδηρομαγνητική φάση CrN ([29]) 65 4.15 Εντάσεις κορυφών ως προς τη Θερμοκρασία ([88]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.16 Ενέργειες για διαφορετικά δυναμικά ανταλλαγής ([89]) . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.17 Τιμές της πλεγματικής σταθεράς, της μαγνητικής ροπής και του μέτρου ελαστικότητας([89]) 68 4.18 Ενθαλπία ανά κυψελίδα ([89]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.19 Ενέργεια ζωνών σπιν ([76]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.20 Η διδιάστατη δομή του CrN ([24]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.21 Η μαγνητική δομή του μονοεπιπέδου CrN ([24]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.22 Ενέργεια λόγω τάσεων για FM και AFM τάξη ([24]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.23 Μέση μαγνητική ροπή και μαγνητική επιδεκτικότητα ([24]) . . . . . . . . . . . . . . . 75 4.24 Ατομικές Ενέργειες και Δομή Ζωνών του CrN ([131]) . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
    • Το νιτρίδιο του χρωμίου (CrN ) είναι ένα ενδιαφέρον υλικό το οποίο όταν αναπτυχθεί σε λεπτά υμένια παρουσιάζει μια μεταβολή φάσης από ημιαγώγιμη σε αγώγιμη σε σχετικά μικρές θερμοκρασίες (T ∼ 280K) η οποία συνοδεύεται και από μια μετατροπή μαγνητικής φάσης από κυβική παραμαγνητική σε ορθορομβική αντισιδηρομαγνητική με ταυτόχρονη μείωση του όγκου του κατά ∼ 0.59%. Από τις οπτικές ιδιότητες του CrN εξάγεται ότι παρουσιάζει ημιαγώγιμη συμπεριφορά σε αντίθεση με τη μεταλλική συμπεριφορά του Cr2N. Εξαίρεση ίσως αποτελούν υμένια με πολύ μικρά πάχη όπου οι ιδιότητες αυτές επηρεάζονται από το υπόστρωμα. Οι οπτικές ιδιότητες επίσης επηρεάζονται από τον τρόπο ανάπτυξης του υμενίου καθώς αυτός επηρεάζει τον αριθμό των ατελειών σε αυτό. Τα επιταξιακά υμένια έχουν πολύ μικρότερο αριθμό ατελειών και κατά συνέπεια δίνουν καλύτερες τιμές. Κατά την μεταβολή φάσης παρατηρείται και μια απογύμνωση των ηλεκτρονικών καταστάσεων κοντά στην ενέργεια Fermi με ταυτόχρονη εμφάνιση ενός ενεργειακού χάσματος. Στην περίπτωση όμως που παραχθεί ένα μονόστρωμα παρατηρείται μεταβολή φάσης του από παραμαγνητική σε σιδηρομαγνητική σε θερμοκρασίες (T ∼ 625−675K). Η σιδηρομαγνητική αυτή φάση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εισαγωγή πόλωσης των σπιν στο υλικό στο οποίο το μονόστρωμα έχει αναπτυχθεί. Αυτό δίνει τη δυνατότητα χρήσης του ως ενεργό τμήμα σε οπτικά διεγειρόμενα τρανζίστορ και σε ενεργητικές πλασμονικές ή/και σπιντρονικές διατάξεις. Το CrN είναι ένα εξαιρετικό υλικό για τη μελέτη μεταβολών φάσεων πρώτης τάξης στις οποίες συμμετέχουν δομικές, ηλεκτρικές αλλά και μαγνητικές ιδιότητες.
    • Chromium nitride (CrN ) is an interesting material which, when grown in thin ?lms, exhibits a phase transition from semiconducting to conducting at relatively low temperatures (T ∼ 280K) which is also accompanied by a magnetic phase transition from cubic paramagnetic to orthorhombic antiferromagnetic with a simultaneous reduction of its volume by ∼ 0.59%. From the optical properties of CrN it is deduced that it exhibits semiconducting behavior in contrast to the metallic behavior of Cr2N. An exception may be ?lms with very small thicknesses where these properties are a?ected by the substrate. The optical properties are also a?ected by the way the ?lm is developed as this a?ects the number of defects in it. Epitaxial ?lms have a much lower number of defects and therefore give better values. During the phase transition, a stripping of the electronic states near the Fermi energy is also observed with the simultaneous appearance of an energy gap. However, in the event that a monolayer is produced, a phase transition from paramagnetic to ferromagnetic is observed at temperatures (T ∼ 625−675K). This ferromagnetic phase can be used to introduce spin polarization into the material in optically excited transistors and active plasmonic and/or spintronic devices. This enables us to use it as an active part in optically excited transistors and in active plasmonic and/or spintronic devices. CrN is an excellent material for the study of ?first order phase transitions involving structural, electrical and also magnetic properties.
  13. Attribution-NoDerivatives 4.0 Διεθνές