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Dependence of the Structural and Magnetic Properties on the Growth Sequence in Heterostructures Designed by YbFeO$_3$ and BaFe$_{12}$O$_{19}$

Bauer, Sondes 1; Nergis, Berkin 1; Jin, Xiaowei 2; Schneider, Reinhard 2; Wang, Di ORCID iD icon 3,4; Kübel, Christian ORCID iD icon 3,4; Machovec, Petr; Horak, Lukas; Holy, Vaclav; Seemann, Klaus ORCID iD icon 5; Baumbach, Tilo 1,6; Ulrich, Sven 5
1 Institut für Photonenforschung und Synchrotronstrahlung (IPS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
5 Institut für Angewandte Materialien – Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
6 Laboratorium für Applikationen der Synchrotronstrahlung (LAS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

The structure and the chemical composition of individual layers as well as of interfaces belonging to the two heterostructures M1 (BaFe$_{12}$O$_{19}$/YbFeO$_3$/YSZ) and M2 (YbFeO$_3$/BaFe$_{12}$O$_{19}$/YSZ) grown by pulsed laser deposition on yttria-stabilized zirconia (YSZ) substrates are deeply characterized by using a combination of methods such as high-resolution X-ray diffraction, transmission electron microscopy (TEM), and atomic-resolution scanning TEM with energy-dispersive X-ray spectroscopy. The temperature-dependent magnetic properties demonstrate two distinct heterostructures with different coercivity, anisotropy fields, and first anisotropy constants, which are related to the defect concentrations within the individual layers and to the degree of intermixing at the interface. The heterostructure with the stacking order BaFe$_{12}$O$_{19}$/YbFeO$_3$, i.e., M1, exhibits a distinctive interface without any chemical intermixture, while an Fe-rich crystalline phase is observed in M2 both in atomic-resolution EDX maps and in mass density profiles. Additionally, M1 shows high c-axis orientation, which induces a higher anisotropy constant K1 as well as a larger coercivity due to a high number of phase boundaries. ... mehr


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000170673
Veröffentlicht am 13.05.2024
Originalveröffentlichung
DOI: 10.3390/nano14080711
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Zitationen: 1
Web of Science
Zitationen: 1
Dimensions
Zitationen: 1
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP)
Institut für Nanotechnologie (INT)
Institut für Photonenforschung und Synchrotronstrahlung (IPS)
Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF)
Laboratorium für Applikationen der Synchrotronstrahlung (LAS)
Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 04.2024
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2079-4991
KITopen-ID: 1000170673
HGF-Programm 56.12.11 (POF IV, LK 01) Materials - Quantum, Complex and Functional
Weitere HGF-Programme 43.35.03 (POF IV, LK 01) Structural and Functional Behavior of Solid State Systems
Erschienen in Nanomaterials
Verlag MDPI
Band 14
Heft 8
Seiten Art.-Nr.: 711
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 18.04.2024
Schlagwörter heterostructures, temperature-dependent magnetic properties, pulsed laser deposition, interfacial quality, high-resolution transmission electron microscopy, high-resolution X-ray diffraction reciprocal space mapping, growth sequence
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Dimensions
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