Magneto-optical and multiferroic oxide thin films, integrated nonr eciprocal photonic devices and multiferroic memory devices
Manyeto-optik ve multiferroik oksit ince filmler, tümleşik karşılıklı olmayan fotonik aygıtlar ve multiferroik bellek aygıtları
- Tez No: 713818
- Danışmanlar: PROF. DR. CAROLINE A ROSS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Seramik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Massachusetts Institute of Technology
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 214
Özet
Kompleks oksit ince filmler mevcut veri depolama, işleme ve optik izolatör işlevlerini geliştirmek için eşsiz özellikler sunmaktadır. Bu tezde, üç kategoride darbeli lazer büyütme ile kompleks oksit büyütme ve yapısal, manyetik ve manyeto-optik ve ferroelektrik karakterizasyon çalışması sunmaktayız. İlk olarak, magneto-optik Ce1Y2Fe5O12 (Ce:YIG) filmlerin büyütme süreci geliştirilerek tümleşik manyeto-optik izolatör performansının geliştirilmesine odaklanılmıştır. Epitaksiyel Ce:YIG filmlerin GGG alttaşlar üstündeki spektral ve alttaş yönelimine bağlı manyeto-optik performansı çok yüksektir (379-400 °dB^-1, λ = 1550 nm her alttaş yönelimi için). Ce:YIG filmlerin Si3N4 üstünde büyütme sürecinin termal bütçesi (2 yüksek sıcaklık PLD basamağı ve hızlı termal tavlama, RTA), yalıtkan üstünde silisyum alttaşlar (silicon-on-insulator) (bir yüksek ve bir düşük PLD basamağı ve RTA) ve optik rezonator çipleri (one PLD step, one RTA, YIG seed layer from the top) için kademeli olarak geliştirilmiş ve tümleşik optik izolatörde 7.4 ± 1.8 dB düşük giriş kaybı (insertion loss) ve 13.0 ± 2.2 dB izolasyon oranı elde edilmiştir. Ferrimanyetik yalıtkan YIG (Y3Fe5O12) ince filmlerin GGG alttaşlar üstünde epitaksiyel üretilmesi sayesinde ultra düşük Gilbert sönümleme sabiti (α = 2.2-7×10^-4) elde edilmiş ve böylece spin dalgalarının cm'lerce çip düzleminde ilerletilmesi mümkün olabilmiştir. Bu uygulama sayesinde neredeyse hiç enerji kaybı göstermeyen magnon temelli mantık devreleri ve bilgisayarların üretilmesi mümkün olabilecektir. Son olarak, değişimli katkılı perovskit STCo30 (SrTi0.70Co0.30O3-δ) filmlerin Si, STO (100), ve Nb:STO alttaşlar üstünde üretimi gösterilmiştir. Bu perovskit oksitin ferroelektrik ve manyetik özellikleri oda sıcaklığında gözlemlenmiştir. Deneysel olarak ölçülen magnetizma, ferroelektrik ve yapısal özellikleri yoğunluk fonksiyonel teori hesapları ile doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Complex oxide thin films offer unique functionalities which can potentially extend the utility of current storage, processing and optical isolator technologies. In this thesis, we present three categories of studies on complex oxide growth using pulsed laser deposition (PLD) and structural, magnetic, magneto optical and ferroelectric characterization. We first focused on enhancing integrated magneto optical isolator performance by improving the growth method of magneto optical Ce1Y2Fe5O12 (Ce:YIG) films. The spectral and substrate orientation dependence of the magneto optical figure of merit of epitaxial Ce:YIG on GGG substrates show very high magneto optical figure of merit (379-400 °dB^-1 at λ = 1550 nm for all substrate orientations). The thermal budgets of Ce:YIG growth on Si3N4 (2 high temperature PLD steps and a rapid thermal anneal, RTA ), silicon-on-insulator substrates (a high and a low temperature PLD step and a RTA) and optical resonator chips (one PLD step, one RTA, YIG seed layer from the top) were progressively reduced to achieve improved integrated optical isolators with low insertion loss of 7.4 ± 1.8 dB and an isolation ratio of 13.0 ± 2.2 dB . We demonstrated that the ferrimagnetic insulator YIG thin films (Y3Fe5O12 epitaxially grown on GGG substrates achieve ultralow Gilbert damping of spin waves (α = 2.2-7×10^-4), which enable cm long in plane propagation of spin waves. This demonstration enables researchers to fabricate near dissipationless magnon based logic com puters. Finally, we present a substitutionally doped perovksite, STCo30 (SrTi0.70Co0.30O3-δ) integrated on Si, STO (100), and on Nb:STO substrates. This perovskite oxide has been found to exhibit ferroelectricity and magnetism at room temperature. Experimental results on magnetism, ferroelectricity and structure were reproduced using density functional theory simulations.
Benzer Tezler
- Garnet esaslı nano filmlerin üretilmesi ve manyeto-optik özelliklerinin incelenmesi
Fabrication of the doped garnet type nano films and investigation of magneto-optical properties
YAVUZ ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AVGIN
- Fe3O4 esaslı manyetik akışkan için faraday dönmesine etki eden parametrelerin incelenmesi
Investigation of parameters on faraday rotation for Fe3O4 based ferrofluids
DENİZ KUTLUAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AVGIN
- Sonlu boyutlu miselli liyotropik sıvı kristalik mezofazların termo-morfolojik, termotropik, termo-optiksel ve dielektrik özelliklerinin incelenmesi
Thermo-morphologic, thermotropic, thermo-optical and magneto-optical properties of lyotropic liquid crystalline mesophases with micelles of definite sizes
PINAR ÖZDEN
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF NESRULLAZADE
- İyonik amfifillerin karmaşık çözeltilerde sıvı kristalik mezofazları ve bu mezofazların termo-optiksel ve dielektriksel özellikleri
The liquid crystalline mesophases of ionic amphiphiles in mixed solutions and their thermo-optical and dielectrical properties
YASEMİN ALTINAY
Doktora
Türkçe
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. ARİF NESRULLAZADE
- Manyetik alana duyarlı koloidal nanoparçacıkların sentezlenmesi ve yapısal, manyetik, manyeto-optik, manyeto-kalorik karakterizasyonu
Synthesis of magnetic field responsive colloidal nanoparticles and structural, magnetic, magneto-optic and magneto-caloric characterization
SERHAT KÜÇÜKDERMENCİ
Doktora
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AVGIN