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

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.