Synthesis and characterization of 2D complex oxide films in the SrTiO₃/Pt(111)/Al₂O₃(0001) system - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Synthesis and characterization of 2D complex oxide films in the SrTiO₃/Pt(111)/Al₂O₃(0001) system

Synthèse et caractérisation de films d'oxydes complexes 2D dans le systéme SrTiO₃/Pt(111)/Al₂O₃(0001)

Résumé

The formation of 2D dodecagonal quasicrystalline oxides (OQC), as related approximant phases were recently reported in thin films derived from BaTiO₃ or SrTiO₃ perovskites deposited on (111)-oriented Pt single crystal. These 2D structures add novel functionalities to the ultra-thin films of ternary oxides supported on metals when approaching the 2D limit. Here, we use a thin film stacking approach in which the single crystal is replaced by a Pt (111) buffer layer, deposited by MBE on an Al₂O₃(0001) substrate. An ultra-thin film of SrTiO₃ was subsequently deposited by PLD. The film stacking is fully characterized by diffraction (LEED, RHEED, XRD),microscopy (STM, TEM, Nano-SAM) and spectroscopy (XPS, AES) techniques. We report the discovery of three OQC approximants obtained by reducing this system by annealing at high temperature under vacuum conditions. These phases can be described by three different tilings constructed with NGT elements. An atomic model determined by DFT, in agreement with the experimental observations, is proposed for each approximant. This thin-film approach can be useful for exploring the formation of complex 2D oxide phases in other metal-oxide combinations.
La formation d’oxydes quasicristallins dodécagonaux 2D (OQC), ainsi que celle de phases approximantes associées ont été récemment rapportées dans des films minces dérivés des pérovskites BaTiO₃ ou SrTiO₃, déposés sur des monocristaux de Pt orientés (111). Ces structures 2D ajoutent de nouvelles fonctionnalités aux films ultra-minces d’oxydes ternaires supportés sur des métaux à l’approche de la limite 2D. Ici, nous utilisons une approche d’empilement de couches minces dans laquelle le monocristal est remplacé par une couche tampon de Pt(111), déposée par MBE sur un substrat d’Al₂O₃(0001). Un film ultra-mince de SrTiO₃ a ensuite été déposé par PLD. L’empilement de films est entièrement caractérisé par des techniques de diffraction (LEED, RHEED, XRD), de microscopie (STM, Nano-SAM,TEM) et de spectroscopie (XPS, AES). Nous rapportons la découverte de trois nouveaux approximants obtenus par réduction de ce système par recuit à haute température dans des conditions de vide poussé. Ces phases peuvent être décrites par trois pavages différents construits avec des éléments du pavage NGT. Un modèle atomique déterminé par DFT, en accord avec les observations expérimentales, est proposé pour chaque approximant. Cette approche en couche mince peut être utile pour explorer la formation de phases d’oxyde 2D complexes dans d’autres combinaisons métal-oxyde.
Fichier principal
Vignette du fichier
DDOC_T_2022_0039_RUANO_MERCHAN.pdf (139.8 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03775118 , version 1 (12-09-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03775118 , version 1

Citer

Catalina Ruano Merchán. Synthesis and characterization of 2D complex oxide films in the SrTiO₃/Pt(111)/Al₂O₃(0001) system. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université de Lorraine, 2022. English. ⟨NNT : 2022LORR0039⟩. ⟨tel-03775118⟩
54 Consultations
4 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More