Tweedimensionale kristallen zijn geschikt om hoogwaardige magnetische dunne films mee te maken. Dat blijkt uit twee recente publicaties van de hand van wetenschappers van UT-onderzoeksinstituut MESA+. De onderzoekers laten zien dat je door de magnetische lagen te groeien op verschillende 2D kristallen, beter bekend als nano-sheets, de voorkeursrichting van het magnetisme lokaal kunt controleren. De magnetische films kun je voor veel verschillende toepassingen inzetten, zoals voor nieuwe generaties smartphones.
Met gepulste laser depositie (PLD) kun je dunne lagen van bepaalde materialen gecontroleerd laten groeien. Hierbij wordt een materiaal met een krachtige laserstraal lokaal sterkt verhit, waardoor het verdampt en er een plasma ontstaat. Dit verspreidt zich snel in een vacuümkamer en slaat neer op een substraat waar het een dunne laag vormt. Op deze manier kun je de dikte van de laag controleren en kun je gladde en dunne lagen vormen, vaak met bijzondere eigenschappen die interessant zijn voor toepassing in bijvoorbeeld elektronica of elektromechanica. Voor dergelijke toepassingen is het echter noodzakelijk dat je ook patronen in de gelaagde materialen kunt aanbrengen. Dit is niet eenvoudig, vooral omdat het substraat tijdens het PLD-proces moet worden verhit tot temperaturen boven de 500 ˚C.
Nieuwe methode
De UT-onderzoekers hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld, waarbij ze gebruikmaken van nano-sheets verkregen uit driedimensionale kristallen met een gelaagde structuur. Als je deze kristallen in een speciale vloeistof oplost vallen ze spontaan uit elkaar in individuele nano-sheets. Vanuit de oplossing kunnen diverse nano-sheets in micropatronen op een substraat worden aangebracht. Deze patronen vormen het startpunt voor de groei van dunne magnetische lagen van magnetisch LaSrMnO3 bij hoge temperaturen door middel van PLD.