Dr. Gabriella Maria De Luca Researcher SPIN-Institute .

1. Dr. Gabriella Maria De Luca ResearcherSPIN-Institute. Crescita e caratterizzazione strutturale di film epitassiali di sistemi a forti correlazioni elettroniche di interesse per l’elettronica avanzata CNR-SPIN Dr. M. Salluzzo Researcher Prof. R. Vaglio Director

2. OSSIDI METALLI DI TRANSIZIONE cariche spin orbitale Gli ossidi metalli di transizione rappresentano una classe di materiali di enorme interesse nell'ambito della moderna fisica dello stato solido. Essi sono caratterizati da particolarissime proprietà fisiche, spesso legata alla presenza di forti correlazioni elettroniche. Forte interazione elettrone-elettrone Elettroni molto localizzati Campo elettrico Pressione Campo magnetico

3. Temperature [K] Cu content x

4. Effetto Jahn-Teller In base all'effetto Jahn-Teller (o distorsione Jahn-Teller) ogni molecola non lineare con uno stato elettronico fondamentale degenere subisce una distorsione geometrica che rimuove la degenerazione • Interazione magnetica degli spin • Formazione di bande e conduzione metallica degli elettroni

5. Memorie FeRam Circuiti Schermi LCD Mems attuatori Sensori magnetici Filtri a microonde Alta costante dielettrica- BST Isteresi PZT, BLT Magnetoresistenza colossale LSMO Piezoelettricità Film sottili – Ossidi di Metallo 40mm 25mm Superconduttori YBCO Ossidi conduttivi trasparenti Memorie dinamiche (Gigabit) Ossidi innovativi per L’elettronica

6. Interfaccia Ossidi Metalli di Transizioni NOVEL FUNCTIONALITIES Pr0.7Ca0.3MnO3/La0.7Sr0.3MnO3 SL, PLD-MODA Interfaccia Layer by layer growth RHEED, LEED and in situ SPM

7. Diode sputtering gun Magnetron sputtering gun HEATER Joule effect Evaporator Sistema di Sputtering FieldEffectDevice (FET) • Drain Source channel length L=25µm • Drain Source channel width W=50 µm

9. Caratterizzazione Elettrica FET Misura della carica insieme a misure di trasporto

11. Cosa vuol dire Multiferroico Multi-ferroic magnetoelectrics, H. Schmid, Ferroelectrics 162, 317 (1994)

12. Effetto MagnetoElettrico (ME) L'effetto ME è caratterizzato dalla comparsa di una P grazie ad un campo magnetico B e viceversa, di una M grazie ad un campo elettrico E.

13. La chimica che promuove una funzionalità spesso ne proibisce un'altra. Ferroelettricità Ferromagnetismo ABO3 Orbitali d parzialmente occupati. Ferroelettricità convenzionale favorita da “d0- ness”. Tesi: Daniele Preziosi

14. BiMnO3 a = 9.5323 A b = 5.6126 A c = 9.8535 A b = 110.667° L'ossido perovskite sino ad allora conosciuto, con Bi3+come componente, era il BiFeO3. AFM sotto 370 K e FE sotto 840 K. Configurazione elettronica Bi3+=[Xe]4f145d106s2 6p0

15. substrato distanza distanza Effetto della distanza target-substrato Target

16. BiMnO3+Mn3O4+ Bi2Ox(g) D=45mm D=40mm D=30mm BiMnO3 Target-Substrate distance Effect 2dsinθ = nλ

17. Tensile Strain Compressive Strain Strain In condizioni di crescita epitassiale nel piano ab si puo’ avere: E’ stato dimostrato che lo strain puo’ modificare la temperatura critica di fim molto sottili.

18. Misure PFM Il metodo è basato sulla rivelazione delle vibrazioni elettromeccaniche locali del campione causate da una tensione alternata.

19. Luce di Sincrotrone Weak magnetism in insulating and superconducting cuprates G. M. De Luca, G. Ghiringhelli, M. Moretti Sala, S. Di Matteo, M. W. Haverkort, H. Berger, V. Bisogni, J. C. Cezar, N. B. Brookes, and M. Salluzzo Phys. Rev. B 82, 14504 (2010) (Editor’s suggestion) Intense paramagnon excitations in a large family of high-termperature superconductors M. Le Tacon, G. Ghiringhelli, J. Chaloupka, M. Moretti Sala, V. Hinkov, M.W. Haverkort, M. Minola, M. Bakr, K. J. Zhou, S. Blanco-Canosa, C. Monney, Y. T. Song, G. L. Sun, C. T. Lin, G. M. De Luca, M. Salluzzo, G. Khaliullin, T. Schmitt, L. Braicovich and B. Keimer Nature Phys 7, 725–730 (2011).

20. LaAlO3 SrTiO3 Physical phenomena at metal transition oxides heterostructures photons

21. X-rayAbsorptionspectroscopy at Cu L2,3edge 4s UHB 3d10 EF 3d10L ZR CT LHB 2p states M. Salluzzo,G. Ghiringhelli, N. B. Brookes, G. M. De Luca, F. Fracassi, and R. Vaglio Phys. Rev. B75, 054519 (2007) M. Salluzzo, G. Ghiringhelli, J. C. Cezar, N. B. Brookes, G. M. DeLuca, F. Fracassi, and R. Vaglio Phys Rev Lett. 100, 056810 (2008) In cuprates Cu-O hybridization creates ZR single where Cu is in the virtual Cu3+ state. A ligand hole produces another feature due to 2p63d9→ c2p53d10L

22. m+ m- x-ray a q=90° c b X-ray Magnetic Circular Dichroism Both orbital and spin magnetic components along the field can be obtained (with chemical and orbital sensitivity) from the circular dichroic XAS. B TEY and FY configuration SUM RULES

23. XMCD on cuprate thin films XMCD at the Cu L2,3 edge Sum rules

24. salluzzo@na.infn.it gabriella.deluca@spin.cnr.it Laboratorio • Caratterizzazione strutturale e di trasporto di film epitassiali BiMnO3 e SrMnO3 • Studio interfacce superconduttive • Implementazione della tecnica PFM per l’analisi di materiali multiferroici