Manganiitista tehty ohutkalvo toimii memristorina (Väitös: MSc Azar Beiranvand, 21.5.2022, fysiikka)

MSc Azar Beiranvand tutki kokeellisen materiaalitutkimuksen alaan liittyvässä väitöstutkimuksessaan tietynrakenteisen GCMO-manganiittimateriaalin rakennetta sekä magneettisia ja sähköisiä ominaisuuksia. Tulokset osoittavat tutkittujen GCMO-ohutkalvojen toimivan myös memristoreina, joita voidaan hyödyntää tulevaisuuden neuromorfisissa eli aivojen toimintaa jäljittelevissä sovelluksissa. 

Tutkimuksissa selvitettiin materiaalin rakenteelliset, sähköiset ja magneettiset ominaisuudet laajalla lämpötila-alueella sekä monikiteisille jauhenäytteille että sovellusten kannalta oleellisille ohutkalvoille.

– Tulokset osoittavat tutkimiemme GCMO-ohutkalvojen toimivan myös memristoreina, eli nanomittakaavan muistivastuksina, joita voidaan hyödyntää tulevaisuudessa erilaisissa neuromorfisissa sovelluksissa, kertoo Beiranvand.

Väitöstutkimuksessa keraamista materiaalia syntetisoitiin kiinteän aineen reaktiolla ja ohutkalvoja valmistettiin laserhöyrystyksellä. Materiaaleille tehtiin rakenteellisia karakterisointeja eri menetelmin, kuten röntgendiffraktiolla ja läpivalaisuelektronimikroskopialla. Keraamisille materiaaleille ja ohutkalvoille tehtiin magneettisia ja sähköisiä tutkimuksia laajalla lämpötila- ja magneettikenttäalueilla. Työssä monikiteisten GCMO-keraamien sekä niistä valmistettujen ohutkalvojen ominaisuudet on esitetty uusimpien tutkimustulosten valossa.

Perustutkimuksellisesti merkittävintä on se, että monikiteisen GCMO keraamien ominaisuudet on ensimmäistä kertaa kartoitettu korvaamalla kalsiumilla GCMO:n perovskiittirakenteessa olevaa gadoliniumia.

Tutkimusten perusteella tulokset on jaettu kolmeen pääluokkaan, jossa tietyillä seostusasteilla (x ≤ 0.4, 0.5 ≤ x ≤ 0.7 ja x ≥ 0.8) havaittiin olevan suuria eroja materiaalin magneettisissa ja magnetoresistiivisissä ominaisuuksissa. Sovellusten näkökulmasta tärkeiden ohutkalvojen ominaisuudet optimoitiin myös erilaisten kasvatusalustojen ja lämpökäsittelyjen tapauksissa.

– Yhdistelemällä eri osatulokset, pystyttiin päättelemään optimaaliset seostuskonsentraatiot, alustamateriaalit sekä toisaalta valmistusparametrit sellaisille ohutkalvoille, jotka voisivat toimia perusyksikköinä tulevaisuuden neuromorfisissa tietokoneissa ja erilaisissa muistisovellusratkaisuissa, Beiranvand sanoo.

***

MSc Azar Beiranvand esittää väitöskirjansa ”LOW BANDWIDTH MANGANITE (Gd, Ca)MnO3 FOR FUTURE MEMRISTOR DEVICES” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa lauantaina 21.5.2022 klo 12 (Turun yliopisto, luentosali XVII, Quantum, Vesilinnantie 5, Turku)

Vastaväittäjänä toimii professori Mogens Christensen (Århus University, Denmark) ja kustoksena professori Petriina Paturi (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on kiinteän olomuodon fysiikka.

Turun yliopisto seuraa aktiivisesti koronavirustilannetta ja viranomaisten ohjeita. Yliopisto päivittää ohjeitaan tilanteen mukaan. Ohjeet ja linkit löytyvät osoitteesta: utu.fi/koronavirus

 

Luotu 17.05.2022 | Muokattu 17.05.2022