Väittelijä valmisti spintroniikan prototyypin, jota voidaan hyödyntää uuden teknologian kehittämisessä (Väitös: FM Ilari Angervo, 26.9.2020, fysiikka)
FM Ilari Angervo tutki väitöstyössään Sr2FeMoO6-materiaalista valmistettuja ohutkalvoja perustutkimuksellisin keinoin. Lisäksi väitöstyö sisältää prototyypin kyseisestä materiaalista valmistetulle spinventtiilille, joka on spintroniikan peruskomponentti.
Spintroniikka on tieteen- tai teknologianala, joka pyrkii muun muassa hyödyntämään elektronin spinominaisuutta tiedon välineenä. Tällä tieteenalalla on myös suuria odotuksia, kun ajatellaan nykypäivän haasteita vihreämmästä ja energiaystävällisemmästä teknologiasta.
Spintroniikassa laajan tutkimuksen kohteiksi ovat valikoituneet lukuisat perovskiittirakenteiset materiaalit. Eräs näistä materiaaleista on Sr2FeMoO6.
– Se on yksi lupaavimmista materiaaleista, sillä se mahdollistaa tarvittavat ominaisuudet myös huoneenlämmössä. Useat materiaalit menettävät halutut ominaisuutensa jo huoneenlämmössä, Angervo kertoo.
Väitöstutkimus koostuu pääosin perustutkimuksellisesta materiaalikarakterisoinnista. Väitöstyön tärkeimpänä tuloksena voidaan kuitenkin pitää onnistunutta spinventtiiliprototyypin valmistusta ja vastaavia mittaustuloksia.
Tässä väitöstutkimuksessa spinventtiili on ohutkalvoista valmistettu kerrosrakenne, jossa kahta, arkikielessä magneettista, kerrosta erottaa orgaaninen puolijohde. Tämän kerrosrakenteen resistanssia muutetaan kontrolloimalla magneettisten kerrosten magneettista momenttia. Tuloksena on ratkaisu, joka toimii kuten magneettinen muisti ilman liikkuvia osia.
– Tulos osaltaan vahvistaa tutkittavan materiaalin potentiaalisuuden ja käytettävyyden uusissa mahdollisissa teknologiainnovaatioissa, Angervo toteaa.
– Onnistunut spinventtiilin valmistus, joka työssä esitellään, edustaa tietääkseni ensimmäistä spinventtiilimallia, jossa Sr2FeMoO6-materiaali on valjastettu orgaanisen puolijohdemateriaalin kanssa spinventtiiliksi. Prototyyppi toimi myös huoneenlämpötilassa, Angervo lisää.
Osaltaan työ koostuu varsin kattavasta Sr2FeMoO6-ohutkalvojen peruskarakterisoinnista. Tutkimuksella pyrittiin selvittämään ohutkalvojen erilaisten kasvatusolosuhteiden vaikutuksia erityisesti ohutkalvojen rakenteellisiin ja magneettisiin ominaisuuksiin.
Tulokset kertovat muun muassa, että ohutkalvojen kasvatusolosuhteet, kuten alustamateriaalit ja kalvon paksuus, vaikuttavat merkittävästi ohutkalvojen ominaisuuksiin. Perustutkimuksellisesta mielenkiinnosta ohutkalvojen pintaominaisuuksia tutkittiin ennen spinventtiilien valmistusta, jotta mahdolliset lisähaasteet spinventtiilien valmistuksessa pystyttäisiin ennakoimaan paremmin.
– Yhtenä rajoittavana tuloksena saatiin suuri ohutkalvojen pintakarkeus. Mikäli sitä ei huomioitaisi, tuloksena olisi lähes varmasti toimimaton monikerrosrakenne. Työssä saatujen tulosten perusteella spinventtiiliprototyyppiin valittiinkin orgaaninen puolijohde, jotta rakenteelliset vaatimukset toimivalle spinventtiilille olisivat joustavampia. Onnistunut prototyyppi avaa täten ovia myös arvokkaalle jatkotutkimukselle ja optimoinnille.
***
FM Ilari Angervo esittää väitöskirjansa ”Surface and bulk analysis of Sr2FeMoO6 thin films – Sr2FeMoO6 based spin valve prototype” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa lauantaina 26.9.2020 klo 12.00 (Turun yliopisto, Agora, luentosali XXII, Turku).
Vastaväittäjänä toimii tohtori Johan Lindén (Åbo Akademi) ja kustoksena professori Petriina Paturi (Turun yliopisto). Tilaisuus on suomenkielinen. Väitöksen alana on fysiikka.
Koronavirustilanteen vuoksi väitöstilaisuuden yleisömäärä paikan päällä on korkeintaan 50 henkilöä.
Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus
