Magnetism of Ultrathin TiO2 Films Prepared by Atomic Layer
Deposition

J 2025

Magnetism of Ultrathin TiO2 Films Prepared by Atomic Layer Deposition

RODRIGUEZ-PEREIRA, Jhonatan; Kristýna GAZDOVÁ; Sy Nguyen PHAM; Naděžda PIZÚROVÁ; Michal KURKA et. al.

Základní údaje

Originální název

Magnetism of Ultrathin TiO2 Films Prepared by Atomic Layer Deposition

Autoři

RODRIGUEZ-PEREIRA, Jhonatan; Kristýna GAZDOVÁ (203 Česká republika, domácí); Sy Nguyen PHAM (704 Vietnam, domácí); Naděžda PIZÚROVÁ; Michal KURKA; Jana PAVLŮ (203 Česká republika, domácí); Hoa Hong NGUYEN (250 Francie, domácí); Martin FRIÁK (203 Česká republika, domácí) a Jan M. MACAK

Vydání

ACS Applied Nano Materials, American Chemical Society, 2025, 2574-0970

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10302 Condensed matter physics

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

URL

Impakt faktor

Impact factor: 5.500 v roce 2024

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

DOI

https://doi.org/10.1021/acsanm.5c04214

UT WoS

001590678900001

Klíčová slova anglicky

TiO2; ultrathin films; Atomic Layer Deposition; ferromagnetism; oxygen vacancies; defects

Štítky

rivok

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno

Změněno: 22. 10. 2025 09:44, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.

Anotace

V originále

The discovery of room-temperature ferromagnetism (FM) in pristine TiO2 films has sparked intense debate regarding its origin, particularly in the absence of conventional magnetic dopants. Herein, for the first time, the FM of ultrathin TiO2 films grown on LaAlO3 (LAO) substrates by Atomic Layer Deposition (ALD) is investigated, yielding TiO2 thicknesses of 1, 5, and 10 nm. The findings reveal a striking thickness-dependent magnetic response, where the 5 nm films exhibit the highest ferromagnetic response, attributed to defect-driven mechanisms. Structural and spectroscopic analyses, complemented by quantum mechanical calculations, highlight the critical role of oxygen vacancies and/or defects, as well as the interface with LAO substrates, in modulating the observed FM. Notably, this work demonstrates that the ferromagnetic behavior is confined to the in-plane direction, reinforcing the role of surface and interface effects. These insights establish that defects play a key role in tuning the electronic and magnetic properties of ultrathin TiO2 films, paving the way for potential applications in next-generation magnetic devices.

Návaznosti

EH22_008/0004572, projekt VaV

Název: Kvantové materiály pro aplikace v udržitelných technologiích

GA22-21547S, projekt VaV

Název: Původ feromagnetismu při pokojové teplotě v tenkých vrstvách nedopovaných polovodičových oxidů typu d0

Investor: Grantová agentura ČR, Původ feromagnetismu při pokojové teplotě v tenkých vrstvách nedopovaných polovodičových oxidů typu d0

90140, velká výzkumná infrastruktura

Název: e-INFRA CZ

90237, velká výzkumná infrastruktura

Název: CEMNAT III

90251, velká výzkumná infrastruktura

Název: CzechNanoLab II

90254, velká výzkumná infrastruktura

Název: e-INFRA CZ II

Citovat

RODRIGUEZ-PEREIRA, Jhonatan; Kristýna GAZDOVÁ; Sy Nguyen PHAM; Naděžda PIZÚROVÁ; Michal KURKA; Jana PAVLŮ; Hoa Hong NGUYEN; Martin FRIÁK a Jan M. MACAK. Magnetism of Ultrathin TiO2 Films Prepared by Atomic Layer Deposition. ACS Applied Nano Materials. American Chemical Society, 2025, roč. 8, č. 41, s. 20105-20114. ISSN 2574-0970. Dostupné z: https://doi.org/10.1021/acsanm.5c04214.

@article{2524837,
   author = {RodriguezandPereira, Jhonatan and Gazdová, Kristýna and Pham, Sy Nguyen and Pizúrová, Naděžda and Kurka, Michal and Pavlů, Jana and NGUYEN, Hoa Hong and Friák, Martin and Macak, Jan M.},
   article_number = {41},
   doi = {https://doi.org/10.1021/acsanm.5c04214},
   keywords = {TiO2; ultrathin films; Atomic Layer Deposition; ferromagnetism; oxygen vacancies; defects},
   language = {eng},
   issn = {2574-0970},
   journal = {ACS Applied Nano Materials},
   title = {Magnetism of Ultrathin TiO2 Films Prepared by Atomic Layer Deposition},
   url = {https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.5c04214},
   volume = {8},
   year = {2025}
}

TY  - JOUR
ID  - 2524837
AU  - Rodriguez-Pereira, Jhonatan - Gazdová, Kristýna - Pham, Sy Nguyen - Pizúrová, Naděžda - Kurka, Michal - Pavlů, Jana - NGUYEN, Hoa Hong - Friák, Martin - Macak, Jan M.
PY  - 2025
TI  - Magnetism of Ultrathin TiO2 Films Prepared by Atomic Layer Deposition
JF  - ACS Applied Nano Materials
VL  - 8
IS  - 41
SP  - 20105-20114
EP  - 20105-20114
PB  - American Chemical Society
SN  - 25740970
KW  - TiO2
KW  - ultrathin films
KW  - Atomic Layer Deposition
KW  - ferromagnetism
KW  - oxygen vacancies
KW  - defects
UR  - https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.5c04214
N2  - The discovery of room-temperature ferromagnetism (FM) in pristine TiO2 films has sparked intense debate regarding its origin, particularly in the absence of conventional magnetic dopants. Herein, for the first time, the FM of ultrathin TiO2 films grown on LaAlO3 (LAO) substrates by Atomic Layer Deposition (ALD) is investigated, yielding TiO2 thicknesses of 1, 5, and 10 nm. The findings reveal a striking thickness-dependent magnetic response, where the 5 nm films exhibit the highest ferromagnetic response, attributed to defect-driven mechanisms. Structural and spectroscopic analyses, complemented by quantum mechanical calculations, highlight the critical role of oxygen vacancies and/or defects, as well as the interface with LAO substrates, in modulating the observed FM. Notably, this work demonstrates that the ferromagnetic behavior is confined to the in-plane direction, reinforcing the role of surface and interface effects. These insights establish that defects play a key role in tuning the electronic and magnetic properties of ultrathin TiO2 films, paving the way for potential applications in next-generation magnetic devices.
ER  -

RODRIGUEZ-PEREIRA, Jhonatan; Kristýna GAZDOVÁ; Sy Nguyen PHAM; Naděžda PIZÚROVÁ; Michal KURKA; Jana PAVLŮ; Hoa Hong NGUYEN; Martin FRIÁK a Jan M. MACAK. Magnetism of Ultrathin TiO2 Films Prepared by Atomic Layer Deposition. \textit{ACS Applied Nano Materials}. American Chemical Society, 2025, roč.~8, č.~41, s.~20105-20114. ISSN~2574-0970. Dostupné z: https://doi.org/10.1021/acsanm.5c04214.

Přehled o publikaci