Geri Dön

Experiments on strongly correlated materials: magneto transport properties of VO2 and V2O3

Güçlü etkileşimli malzemeler üzerinde deneyler: VO2 ve V2O3 kristallerinin manyeto-taşıyıcı özellikleri

  1. Tez No: 593683
  2. Yazar: ENGİN CAN SÜRMELİ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ TALİP SERKAN KASIRGA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Nanoteknoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 70

Özet

Vanadyum oksitler, diğer özelliklerinin yanı sıra, metal-yalıtkan geçişi (MYG) içeren güçlü elektronik etkileşimleri temel alan olağandışı elektriksel ve manyetik özellikler gösterirler. Vanadyum dioksit (VO2) ve vanadyum seskioksit (V2O3) gibi vanadyum oksitlerde MYG boyunca taşıyıcı konsantrasyonundaki ve hareketliliğindeki değişimlerin araştırılması, bu birinci dereceden faz geçişlerinin arkasındaki mikro mekanizmaları anlamak için büyük önem taşımaktadır. Yarı iletken malzemelerde bu tür parametrelerin ölçülmesi için iyi bilinen bir yaklaşım Hall etkisi ölçümüdür. Şimdiye kadar, manyeto taşıma çalışmaları sadece VO2/V2O3 polikristal ince filmleri üzerinde yapılmıştır. Bu nedenle, bu malzemelerin Hall hareketliliği hakkındaki raporlar, çoğu zaman kristalin alttaşa yapışmasından kaynaklanan stres oluşumu nedeniyle birbiriyle çelişir. Bu yüzden tek-kristal, stresten bağımsız VO2 ve V2O3 nanokristalleri üzerindeki Hall etkisi ölçümlerinin kapsamlı araştırılması gerekmektedir. Ancak bu görevin başarılması basit bir işlem değildir. İlk olarak, epitaksiyel filmlere kıyasla nispeten küçük boyuttaki nanokristallerin kullanılması, kristalin köprü-tipi Hall-çubuğu şeklini alması gerekliliğini yaratır. Ek olarak, stressiz bir ortam üretmek için kristaller alttaştan ayrılmış ve altıgen boron nitrat (h-BN) gibi atomik olarak düz bir yüzeye aktarılmış olmalıdır. Bununla beraber, cihaz imalat yöntemi birçok adım gerektirmesine rağmen VO2 çok kırılgan bir malzemedir. Bu çalışmada, kristallerde minimum düzeyde hasara neden olurken, Galyum ve Argon-iyon aşındırma yoluyla VO2 ve V2O3'i Hall-çubuğu yapısına şekillendirmek için yeni bir üretim yöntemi sunuyoruz. Ayrıca, şekillendirilmiş kristallerin gerilim seviyelerini araştırıp yapısal faz geçişi sırasında cihazlardaki çatlamayı önleme yöntemleri sunuyoruz. İkinci bir hedef olarak, düşük sıcaklık seviyelerinde VO2 nanokristallerin direnç davranışını ve manyetik özelliklerini araştırdık. VO2'in yüksek manyeto direncinin, Hall etkisi ölçümlerinde çok yüksek manyetik alanlar gerektirdiğini gösterdik. Son olarak, faz geçişi boyunca nanokristal olarak yetiştirilen V2O3 üzerinde Hall etkisi ölçümünü gösterdik.

Özet (Çeviri)

Vanadium oxides provide unusual electrical and magnetic phenomena emerging from strong electronic correlations, which include, among other things, a thermally induced metal-insulator transition (MIT). Investigation of the changes in carrier concentration and mobility across the MIT in vanadium oxides, such as vanadium dioxide (VO2) and vanadium sesquioxide (V2O3), carries great importance for understanding the micromechanisms behind such first-order phase transitions. A well-known approach to measuring such parameters in semiconductor materials is Hall effect measurement. So far, magnetotransport studies have only been conducted on polycrystalline thin films of VO2/V2O3. As a result, reports on the Hall mobility of these materials often contradict with each other due to the non-uniform stress building on the crystal by adhesion to the substrate. Thus, a thorough investigation of Hall effect measurements on single-crystalline, stress-free VO2 nanobeams and V2O3 nanoplates is required. However, achieving this task is not a straightforward process. First of all, the relatively small size of nanobeams compared to the epitaxial films creates the necessity to utilize a bridge-type Hall-bar shaping of the crystal. Additionally, in order to produce a stress-free environment, the crystals must be detached from the substrate and transferred to an atomically flat surface, such as hexagonal boron nitride (h-BN). Therefore, the device fabrication method demands many steps despite that VO2 is a very fragile material. In this work, we provide a new fabrication method for shaping VO2 and V2O3 into Hall-bar structure via Gallium and Argon-ion milling while inducing minimal damage on the crystal. We also investigate the strain level of shaped crystals and provide methods to prevent cracking in the devices upon structural phase transition. As a second objective, we investigate the resistivity behavior and magnetic response of VO2 nanobeams at low temperature ranges. We show that the high magnetoresistance of VO2 creates demand for very high magnetic fields in the Hall effect measurements. Finally, we demonstrate a Hall effect measurement on an as-grown V2O3 nanoplatelet across its phase transition.

Benzer Tezler

  1. Static and cyclic laboratory testing of brisbane rocks

    Brisbane kayaçlarının statik ve tekrarlı yüklerle laboratuvar testleri

    NAZİFE ERARSLAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Mühendislik BilimleriUniversity of Queensland

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DAVID JOHN WILLIAMS

  2. Kayaçların kazılabilirlik ve jeoteknik özelliklerinin kollu galeri açma makinelerinin kazı hızları üzerindeki etkilerinin incelenmesi

    Investigation into cuttability characteristics of rocks and geotechnical factors affecting the advance rates of roadheaders

    KOUROSH SHAHRİAR

  3. Floresans yaşam zamanı kullanarak polimerik jellerin şişme mekanizmalarının incelenmesi

    Investigation of swelling mechanisms of polymeric gels by using fluorescence lifetime

    MATEM ERDOĞAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖNDER PEKCAN