MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798270242442
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32402582
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620.11
■1001  ▼aLenharth,  Paul  Thomas.
■24510▼aUnderstanding  and  Tuning  the  Structural  Properties  of  Functional  Oxide  Freestanding  Membranes
■260    ▼a[Sl]▼bThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a116  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-06,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Eom,  Chang-Beom.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  University  of  Wisconsin  -  Madison,  2025.
■520    ▼aThin  films  of  complex  oxides  have  great  utility  in  modern  devices.  Through  their  vast  diversity  of  properties  and  ease  of  tuning  through  strain  and  substitution,  they  are  a  workhorse  material  class  for  sensors,  photovoltaics,  memory,  dielectrics,  and  more.  Thin  films,  however,  have  several  drawbacks  that  hinder  future  device  applications  These  limitations,  such  as  defect  generation  during  growth  under  tensile  strain,  limited  total  strain  levels,  and  discrete  strain  states  (through  reliance  on  commercial  substrates)  serve  to  reduce  the  range  of  properties  possible  from  strain  engineering.  The  recent  ability  to  fabricate  high-quality  free-standing  membranes  from  these  films,  however,  can  address  most  of  these  limitations.  Through  removal  from  the  substrate,  a  much  more  bulk-like  platform  is  obtained,  while  maintaining  the  thickness  advantage  of  thin  films.  This  enables  greater  exploration  of  the  inherent  properties  of  complex  oxides,  and  the  effect  of  extreme  conditions  such  as  large  strains  and  bending.  In  this  dissertation,  I  explore  the  effect  of  defects  and  strain  on  the  structural  properties  of  a  range  of  free-standing  membranes  of  useful  perovskite  oxides,  showing  how  the  utility  of  membranes  can  enhance  understanding  and  control  of  these  materials.  I  specifically  address  the  problem  of  measuring  defect-induced  structural  changes,  explore  possible  mechanisms  for  large  strain  states  in  membrane  systems,  and  tune  ferroelastic  domains  through  non-epitaxially  available  strain  states.Defects  can  play  a  large  role  in  the  behavior  of  complex  oxides.  However,  the  effects  of  the  defects  on  the  structure  and  properties  is  coupled  with  strain  in  the  vast  majority  of  cases  (excluding  purely  homoepitaxial  growth).  Measurement  techniques  such  as  RSM  and  XRD  can  only  give  the  total  lattice  parameter,  while  not  separating  the  individual  effect  of  strain  and  defects.  Through  the  use  of  membranes,  the  strain  of  a  thin  film  can  be  relieved,  which  leaves  only  the  defects  generated  during  growth  and  fabrication  to  modify  the  material  structure.  This  is  discussed  in  chapter  3,  where  a  SrMnO3  thin  film  and  membrane  are  fabricated  from  growth  under  large  tensile  strain.  A  large  volume  expansion  from  oxygen  vacancies  generated  during  the  growth  are  found,  with  very  little  relaxation  occurring  in  the  membrane.  This  is  then  extended  in  chapter  4  to  a  study  of  the  effect  of  these  defects  on  the  magnetism  of  the  SrMnO3  membrane.  A  range  of  misfit  strains  during  growth  from  slightly  compressive  to  very  large  tensile  strain  is  used  to  control  the  oxygen  vacancy  level  in  the  final  membrane,  and  thereby  determine  their  overall  effect  on  the  magnetism.  This  is  then  compared  to  thin  films  grown  under  the  same  conditions  and  strain  to  additionally  see  the  effect  of  release  on  the  magnetism.  Thin  films  easily  crack,  or  have  defects  form,  at  strains  of  around  3%,  even  at  small  thicknesses.  Yet  membranes  are  known  to  be  able  to  sustain  enormous  strains  far  beyond  this  thin  film  limit.  Having  determined  the  structural  changes  induced  through  release,  and  their  effects  on  properties,  the  effect  of  straining  a  membrane  on  the  structure  of  prototypical  perovskite  SrTiO3  is  discussed  in  chapter  5.  Through  measurement  of  each  lattice  parameter,  evidence  is  found  of  a  non-elastic  deformation  even  at  low  strains,  prompting  the  need  for  a  more  systematic  study  of  how  membranes  can  achieve  large  strains  and  the  extent  of  elasticity  while  doing  so.  The  ability  to  strain  membranes  is  then  utilized  to  tune  the  properties  of  an  oxide  in  a  manner  not  available  via  epitaxial  strain.  This  expands  the  already  useful  field  of  strain  engineering,  enabling  better  design  and  control  of  the  angle  and  relative  amounts  of  applied  strain.  For  this,  discussed  in  chapter  6,  technologically  important  multiferroic  BiFeO3  was  utilized.  Through  application  of  a  pure  uniaxial  strain  aligned  to  the  [110]  of  BiFeO3,  control  was  achieved  over  the  domain  population  of  a  two-domain  membrane.
■590    ▼aSchool  code:  0262.
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aCondensed  matter  physics
■650  4▼aOptics
■650  4▼aMechanical  engineering
■653    ▼aBismuth  ferrite
■653    ▼aFerroelastic
■653    ▼aFree-standing  membrane
■653    ▼aOxide  perovskite
■653    ▼aStrontium  manganite
■653    ▼aStructure
■690    ▼a0794
■690    ▼a0752
■690    ▼a0548
■690    ▼a0611
■71020▼aThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼bMaterials  Science  and  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-06B.
■790    ▼a0262
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17361007▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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