Funcționalitate de spin confinata la suprafața si interfața oxizilor conductori cu electroni corelați


Project Director: Dr. Marius HUSANU

În cadrul acestui proiect, ne concentrăm pe domeniul oxizilor transparent corelați, având ca obiectiv îmbunătățirea funcționalității acestora prin dopajul cu impuritati magnetice. Ne dorim să dezvoltăm concepte inovatoare legate de conductorii transparenți, prin exploatarea interactiilor electronice cu scopul de a crește transparența optică menținând în același timp o conductivitate electrică ridicată prin densitatea mare de electroni și prin ecranarea interacțiunii electron-fonon. Acest concept de conductori transparenți cu funcționalitate de spin sub forma de membrana oxidica pe baza de V, transferata pe Si . Prin manipularea tensiunii epitaxiale, orientării cristaline, reducerea adimensionalității, confinarea suprafeței și ingineria defectelor, ne propunem să reglăm nivelurile energetice ale orbitalilor, controlând astfel ocuparea și funcționalitatea lor. Prin această cercetare, anticipăm progrese semnificative în dezvoltarea conductorilor transparenți cu funcționalități îmbunătățite, contribuind la progresul diferitelor aplicații, precum ecranele, iluminatul, generarea și conservarea energiei, cu posibilitatea de extindere la dispozitive portabile până în 2030.

Within this project, we focus on the field of correlated transparent oxides, aiming to enhance their functionality through doping with magnetic impurities. Our goal is to develop innovative concepts related to transparent conductors by exploiting electronic interactions in order to increase optical transparency while maintaining high electrical conductivity, achieved through the large electron density and the screening of the electron–phonon interaction. This concept of transparent conductors with spin functionality takes the form of a V-based oxide membrane transferred onto Si. By manipulating epitaxial strain, crystalline orientation, reduced dimensionality, surface confinement, and defect engineering, we aim to tune the orbital energy levels, thereby controlling their occupation and functionality. Through this research, we anticipate significant progress in the development of transparent conductors with enhanced functionalities, contributing to advancements in various applications such as displays, lighting, energy generation and storage, with the potential to extend toward portable devices by 2030.

Figura 1. Concepte fundamentale care ghideaza functionalitatea de spin la interfetele oxizilor corelati 

Proiectul este bazat pe depunerea epitaxiala a oxizilor conductori si transparenti dopati (Fig. 1a), in care fereastra de transparenta este modificata prin intermediul corelatiilor electronice.

Abordarea urmareste implementarea de concepte de frontierea cum ar fi stari Moire obtinute prin suprapunerea straturilor subtiri la unghiuri apropiate de unghiul "magic" (Fig. 1b) precum si doparea cu impuritati ale metalelor de tranzitie in ordinea crescatoare a corelatiilor electronice (Fig. 1d)

 

Figura 2. Organizarea activitatilor in pachete de lucru

Mai exact, activitatile, impartite ca in Fig. 2 cuprind trei etape:

Etapa 1: Straturi epitaxiale de LSVO(111) cu functionalitate de spin prin ingineria coexistentei de faze dopante a SrVO3 - SVO cu LaFeO3 - LFO si LaNiO3 - LNO

termen de realizare: Decembrie 2025

termen de realizare: Decembrie 2026

Etapa 3: Dovedirea functionalitatii combinate spin/conductie/transparenta dupa transferul pe substrat de Si pentru aplicatii on-chip.

termen de realizare: Decembrie 2027

 

 

 

  • Dr. Marius-Adrian Husanu, CS1 BainmapID: U-1700-038V-4318
  • Dr. Dana Georgeta Popescu, CS2 BrainmapID: U-1700-039K-3480
  • Dr. Cristina Florentina Chirila, CS1 BrainmapID: U-1700-039A-2868
  • Dr. Marian Cosmin Istrate, CS3, BrainmapID: U-1900-061U-8873
  • Dr. Simona Gabriela Greculeasa, CS3, BrainmapID: U-1700-039S-4308
  • Dr. Adrian Constantin Pena, CS3, BrainmapID: U-1900-061J-9902
  • Alexandru Cristi Iancu, PhD student BrainmapID: U-1900-063R-6340
  • Alexandru Cristi Iancu, PhD student BrainmapID: U-1900-063R-6340
  • Adina Diana Dobrin PhD student, ORCID: 0009-0005-0843-9290

 

Iata ce am facut pana acum in cadrul Etapei 1:

Activitatea 1.1: Preparare straturilor epitaxiale de SrVO3 – SVO pe substrat de SrTiO3(111)

Activitatea 1.2: Caracterizare structurala a suprafetelor SVO si ale interfetelor acestora

Activitatea 1.3: Preparare straturilor epitaxiale de SrVO3 pe substrat de SrTiO3(111) cu strat tampon de Sr2Al3O6 – SAO

Activitatea 1.4: Structura electronica teoretica a interfetelor cu SrVO3

Activitatea 1.5: Structura electronica experimentala a interfetelor cu SrVO3

Protocol experimental

Metoda de stabilizare a SrVO3 in stare perovskit prin reducere in hidrogen si incalzire in vid

  • From Classical Ferroelectricity to Emerging Low‐Dimensional Phases, Advanced Physics Research (2025), Marius Adrian Husanu; Dana G. Popescu, DOI: 10.1002/apxr.202500107

  • Monophasic Titanate-Based Photocatalyst with Heteroatom Mixed Iso-Aliovalency Enabling Water Oxidation, Daniel Ghercă; Adrian-Iulian Borhan; Dana-Georgeta Popescu; Marius-Adrian Husanu; Camelia Nicoleta Borca; George Stoian; Horia Chiriac; Gabriel Ababei; Nicoleta Lupu, ACS Applied Materials and Interfaces (2025), DOI: 10.1021/acsami.5c03417

  • The impact of organic alkalis in the tailoring of MgCuAl-LDH-based composites as a catalyst for Claisen-Schmidt condensation, Rodica Zăvoianu, Salman Eman Taha, Daniela Cristina Culiţă, Monica Răciulete, Dana Georgeta Popescu , Vasile I. Parvulescu, Bogdan Cojocaru, Octavian D. Pavel, Molecular Catalysis (2025), DOI: 10.1016/j.mcat.2025.115592

  • Optical Properties of Silicon and Fundamentals of Waveguide Theory in Silicon Photonics, Dana G. Popescu. Book chapter in Mastering Optoelectronics - Fundamentals, Applications, and Innovations, DOI: 10.5772/intechopen.1010928

  • Optical Properties of Silicon and Fundamentals of Waveguide Theory in Silicon Photonics, Dana G. Popescu in Mastering Optoelectronics - Fundamentals, Applications, and Innovations (2025), DOI: 10.5772/intechopen.1010928

“Epitaxial Growth of Iron and Cobalt on Oxide Substrates” la OPERA European Conference on Innovative and Advanced Epitaxy, Pisa - Italia, 19-23 May 2025. Prezentare orala

”Electronic Structure of Reduced FeOOH Deposited on SrTiO3 Substrates”, International Semiconductor Conference CAS 2025, organizată de IEEE Electron Devices Society și a Institutului Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologie (IMT București), 7-12 octombrie 2025, Sinaia, România.

PROJECTS/ PROIECTE NATIONALE

Back to top

Copyright © 2025 National Institute of Materials Physics. All Rights Reserved