Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Heterostructure optimization and novel epitaxy yielding chalcogenide-oxide magnetic bilayers

Alternativ tittel: Optimalisering av epitaksi og heterostrukturer for Kalkogenid-oksid magnetiske bilag

Tildelt: kr 8,0 mill.

HONEYCOMB (norsk: bikake) prosjektet handler om å lage nye nano-materialer til fremtidens elektronikk. Men hva har bikake med elektronikk å gjøre? Bikake refererer til det karakteristiske heksagonale mønsteret som honningbier lager i voks for å lagre honning i. Dette mønsteret finner vi igjen i mange materialer, som ellers er veldig forskjellige - deriblant Van-der-Waals materialer som grafen og funksjonelle keramer som brukes i dagens minneteknologi. Mange av de funksjonelle egenskapene i disse materialene er direkte relatert til bikake-strukturen. Som materialingeniører kan vi bruke det til å designe ny funksjonalitet i våre materialer. I dagens teknologi bruker man grenseflaten mellom lignende materialer til å designe egenskaper, for eksempel ledningsevne i transistorer eller solceller. På grenseflater mellom ulike materialer kan vi også få frembrytende egenskaper, det vil si nye egenskaper som ingen av materialene har hver for seg. For å få det til må vi lage disse materialene på en måte som gjør at de ikke blandes, men fremdeles påvirkes av hverandre. I prosjektet så bruker vi fabrikasjonsmetoden pulset laser deponering til å «male» lag for lag av hvert materiale, men hvert lag er bare noen få atomer tykt. De ulike materialene kobles sammen ved at de har samme symmetri, altså dette bikakemønsteret. Ved å kombinere Van-der-Waals materialer, som har helt unike transport egenskaper med magnetiske keramer, kan vi designe helt nye materialegenskaper som kan brukes til kvantedatamaskiner. Vi kan for eksempel realisere magnetiske topologiske isolatorer – en «våt» drøm for ny elektronikk. Disse materialene leder strøm bare på kantene av materialet, og denne strømmen er tapfri. Det vil si at den ikke har noe resistans, som gjør at den ikke taper noe energi og den kan dermed gå for evig! I tillegg er den kvantisert som gjør at den kan brukes i kvantedatamaskiner, et konsept som kan revolusjonere hvordan datamaskiner jobber.

Quantum materials has in recent years emerged as a cross-discipline concept, taking functional materials to the next level in the hunt for low-power, ultracompact spintronics. Two major research fields have shaped the past decade: Emergent interfaces in complex oxide heterostructures and topological insulators in 2D van der Waals materials. Combining the two is predicted to make devices with emergent phenomena, however, the experimental realization of such heterostructures remains in its infancy due to challenging synthesis. There is a need for high-quality growth, ultra-sharp interfaces with strong electron connectivity. This young talent proposal by Ingrid Hallsteinsen aim to use the synthesis and interface engineering schemes for oxides on growing high-quality magnetic 2D materials that can be tuned and functionalized in a heterostructure. Her speciality is in growing (111)-oriented complex oxides, which have the same hexagonal honeycomb surface structure as van der Waals materials opening for a well-defined interface with possibilities of using the surface structure to tune functional properties. The project focuses on one model system, the topological insulator Bi2Te3 with possible induced magnetism, grown on top of (111)-oriented LaFeO3 a tunable antiferromagnetic oxide. Three major challenges will be addressed in this project: pulsed laser deposition of high-quality 2D materials, utilising a hexagonal complex oxide base to study interface connectivity and preserve topology, and investigating the magnetic exchange coupling across the van der Waals interface.The underlying hypothesis behind HONEYCOMB is 1) The hexagonal symmetry provide connectivity to the van der Waals material, enabling high-quality synthesis and 2) the tailoring of the spin axis in the oxides provide a platform to design magnetic properties in the van der Waals material. Coming together the project will demonstrate a magnetic topological insulator with emergent interface properties.

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek