قوالب المعرفة بالذرة لالفوقي النمو من أكسيد مجمع الأغشية الرقيقة

يتم تنفيذ الكثير من البحوث حول الأفلام وheterostructures أكاسيد معقدة بسبب مجموعة واسعة من الخصائص الفنية التي يمكن الحصول عليها عن طريق ضبط تكوين وبنية المواد رقيقة الفوقي. يرجع ذلك إلى تطوير العديد من التقنيات النمو، في الوقت الحاضر فمن الممكن لجعل مجموعة كبيرة من الأفلام مع التراكيب والصفات البلورية التي لا يمكن الوصول إليها بكميات كبيرة. ¹ جنبا إلى جنب مع حقيقة أن خصائص هذه المواد متباين الخواص للغاية، وهذا يجعل أن في الفوقي لوحظ الأفلام الظواهر والوظائف التي لا يتم الحصول عليها بكميات كبيرة. الى جانب ذلك، يمكن أن تستخدم سلالة الفوقي وإنشاء heterostructures إلى الحصول على خصائص جديدة أو محسنة. ²

من أجل أن تنمو الأفلام الفوقي وheterostructures مع الخصائص المطلوبة، يطلب من ركائز مع الأسطح واضحة المعالم. الاختلافات المحلية في الكيمياء السطحية أو التشكل تسبب ن غير متجانسةucleation والنمو، والذي يؤدي إلى عيوب غير مرغوب فيها وحدود الحبوب في الفيلم. وعلاوة على ذلك، والتفاعل بين السينما والركيزة تلعب دورا هاما في تحديد خصائص بسبب سمك محدود من الفيلم. وهذا يعني أن هناك حاجة ركائز التي هي على نحو سلس ومتجانس على المستوى الذري.

هذا المعيار من الصعب للوصول عندما تستخدم ركائز التي بطبيعة الحال لم يكن لديك الأسطح واضحة المعالم، على سبيل المثال، وأكاسيد المعقدة الأخرى. من هذا المنظور، وأكاسيد perovskite هي واحدة من المواد الركيزة الأكثر دراسة. أكاسيد Perovskite يمكن أن يمثله الصيغة ABO العام _3، الذي ألف وباء الترشح للايونات المعادن. تقريبا يمكن أن تدمج جميع المعادن في A أو B الموقع، مما يجعل من الممكن لافتعال مجموعة واسعة من ركائز مختلفة. براعة من المواد الركيزة يسمح احد لضبط خصائص الفيلم نمت على أعلى من ذلك عن طريق ضبط الفوقي التطبيقية سلالة لد هيكل في واجهة. ومع ذلك، فإن النمو في هذه ركائز ليست واضحة نظرا لطبيعة غامضة من سطح perovskite، وهو أمر واضح وخصوصا في (001) ركائز المنحى. في (001) الاتجاه، يمكن أن ينظر perovskites كما طبقات متبادلة من AO وBO _2. عند إجراء (001) الموجهة الركيزة التي كتبها الشق من الكريستال أكبر، سواء أكاسيد موجودة على السطح. ويظهر من هذه الظاهرة في الشكل 1. وبما أن أبدا المشقوق وضوح الشمس تماما على طول (001) الطائرة وهي من أشكال السطح تتكون من المدرجات مع وجود اختلافات ارتفاع الخلية وحدة. ومع ذلك، الخلافات ارتفاع نصف خلية وحدة موجودة أيضا، مما يدل على وجود كلا النوعين من إنهاء السطح. من المهم أن يكون لديك واحدة ركائز perovskite إنهاء لكي تنمو فيلم المستمر مع خصائص متجانسة، كما ثبت خاصة لنمو الأفلام أكسيد perovskite. إنهاء يمكن أن يسبب فرقا كبيرا في النمو كinetics، مما يؤدي إلى نمو أفلام غير مستمرة ^{3 - 5} وعلاوة على ذلك، يجب أن يكون ترتيب التراص مماثل عبر واجهة كاملة فيلم الركيزة، منذ اجهات AO-B'O يمكن أن يكون لها خصائص مختلفة تماما من واجهات BO-A'O. ⁶

وقد تم تطوير أول طريقة ناجحة للحصول على واحد إنهاء السطح أكسيد perovskite لSrTiO ₃ (001) ركائز المنحى. كاواساكي وآخرون. ⁷ قدم طريقة النقش الرطب، الذي تم تحسينها في وقت لاحق من قبل كوستر وآخرون. ⁸ يتكون طريقة زيادة حساسية SRO نحو النقش الحمضية التي كتبها hydroxylating هذا أكسيد في الماء، تليها حفر قصيرة في مخزنة فلوريد الهيدروجين (فتقول). الصلب لاحقة لزيادة غلة التبلور كان على سطح أملس بالذرة فقط تيو ₂ موجودا. وفي وقت لاحق، تم وضع طريقة للحصول على واحدة scandates الأرضية النادرة إنهاؤها من قبلباستخدام الذوبان أعلى من أكاسيد الأتربة النادرة مقارنة scandates في الحل الأساسي. هذه الطريقة وصفت خاصة بالنسبة للمعيني متعامد المحاور (110) الموجهة DyScO _3، واتضح أنه من الممكن الحصول على الأسطح إنهاء scandate تماما. ^9،10 طرق للحصول على هذه SrTiO احد إنهاء موصوفة ₃ و DyScO ₃ ركائز في هذا البروتوكول.

على الرغم من أن قيمة واحدة ركائز البلورية perovskite هو واضح، بدلا من ذلك، ركائز التعسفية دون هياكل الكريستال مناسبة يمكن استخدامها للنمو فيلم الفوقي كذلك. ركائز التي هي غير صالحة للنمو فيلم الفوقي في حد ذاتها يمكن أن تكون في قوالب مناسبة لهم من خلال تغطية بطبقة من nanosheets. Nanosheets هي بلورات واحدة أساسا ثنائية الأبعاد، مع سمك بضعة نانومتر وحجم الجانبي في نطاق ميكرومتر ^11، وبالتالي فإن لديهم القدرة على توجيه النمو الفوقي من الفي الأفلام. عن طريق إيداع طبقة من nanosheets على الركيزة التعسفية، يتم إنشاء طبقة البذور للنمو الموجهة من أي مادة الفيلم مع مطابقة المعلمات شعرية. تم الإبلاغ عن هذا النهج الناجح لنمو الموجهة من أكسيد الزنك على سبيل المثال، تيو _2، SrTiO _3، LaNiO _3، والرصاص (عنصر الزركون، تي) O ₃ وSrRuO ₃ ^{12 - 15} باستخدام nanosheets، والأسعار مرتفعة نسبيا وفرض قيود على حجم من ركائز البلورية واحدة العادية يمكن تجنبها، ويمكن أن تودع nanosheets على تقريبا أي مادة الركيزة.

ويتم الحصول على Nanosheets عموما التبطين من مركب الطبقات الأم إلى طبقات منفصلة، ​​مع سمك معين من يحدده التركيب البلوري للمركب الأصلي. ويمكن تحقيق ¹¹ التبطين في البيئة المائية عن طريق تبادل الأيونات بين طبقات المعدن في المركب الأصلي مع ضخمة الأيونات العضوية، والذي يسبب هيكللتنتفخ وdelaminate النهاية إلى nanosheets unilamellar. وهذا يؤدي إلى تشتت الغروية من nanosheets مشحونة التي تحيط بها الأيونات العضوية المشحونة مضادة. ويرد التمثيل التخطيطي لعملية التبطين في الشكل 2 في هذا البروتوكول، CA ₂ ملحوظة ₃ O ₁₀ ^- استخدمت nanosheets كنظام نموذج وهذه يمكن الحصول عليها من المركب الأصلي perovskite HCA ₂ ملحوظة ₃ O _10. CA ₂ ملحوظة ₃ O ₁₀ ^- nanosheets يكون في الطائرة المعلمات شعرية متساوية تقريبا لتلك التي SrTiO ₃ وعرض على نحو سلس بالذرة، سطح واحد إنهاؤها. لذلك، والأفلام عالية الجودة يمكن زراعتها على nanosheets الفردية. مرة واحدة بعد الحصول على تشتت مائي من nanosheets، فإنها يمكن أن تودع على الركيزة التعسفية التي كتبها انجميور-بلودجيت (LB) الترسيب. هذه الطريقة تمكن ترسب nanosheet في الطبقات الوحيدة مع التحكم عالية ز أنلا يمكن أن يتحقق enerally من خلال تقنيات تقليدية أخرى مثل ترسب الكهربي أو التلبد. ¹¹ الأيونات العضوية المحيطة nanosheets هي جزيئات النشطة على السطح، وتميل إلى نزع فتيل إلى سطح التشتت، وخلق أحادي الطبقة من nanosheets العائمة. يمكن ضغط هذه أحادي الطبقة إلى التعبئة الكثيفة وأودعت على الركيزة التعسفية. ويرد التمثيل التخطيطي لعملية ترسب في الشكل 3؛ تغطية سطح أكثر من 95٪ عموما قابلة للتحقيق ^15-18 ويحدث هذا بصورة رئيسية دون التراص من nanosheets أو تداخل الحواف. ويمكن الحصول متعددة الطبقات التي ترسب المتكررة.

في هذا البروتوكول كا ₂ ملحوظة ₃ O ₁₀ ^- استخدمت nanosheets كنظام نموذج، ولكن مبدأ استخدام nanosheets كطبقة البذور للنمو فيلم الفوقي هو أكثر قابلية للتطبيق على نطاق أوسع. على الرغم من nanosheets أكسيد يتلقى أكثرالاهتمام باعتبارها طبقات البذور في الأدب، ويجوز تمديد هذا المفهوم لnanosheets غير أكسيد مثل BN، الغاليوم، TIS _2، ZNS وMGB ₂ كذلك. وعلاوة على ذلك، منذ nanosheets يرث تكوين مركب الأم، وظائف مختلفة يمكن إدراجها حسب التصميم المناسب للهيكل الأم. بالإضافة إلى استخدامهم طبقة البذور للنمو فيلم المنحى، وقد أثبتت مجموعة واسعة من nanosheets أن تكون الأدوات قيمة في دراسة خصائص المواد الأساسية والهندسية هياكل وظيفية جديدة ^{11،19 - 22}

ويظهر هذا البروتوكول الإجراءات التجريبية للحصول على أنواع مختلفة من نماذج لأكسيد نمو الأغشية الرقيقة الفوقي. إجراءات كاملة للحصول على واضحة المعالم SrTiO احد إنهاء موصوفة ₃ و DyScO ₃ ركائز، فضلا عن الإجراء لافتعال كا ₂ ملحوظة ₃ O ₁₀ ^- طبقات nanosheet على arbitrarذ من ركائز.

1. السلس بالذرة، السطوح إنهاء منفردة

1. التنظيف SrTiO ₃ و DyScO ₃ ركائز
   1. تزج ركائز في كوب مملوء الأسيتون (نقاء 99.5٪) ووضعه في حمام بالموجات فوق الصوتية (UB) لمدة 10 دقيقة. كرر هذه الخطوة مع الإيثانول (نقاء 99.8٪)، من دون تجفيف الركيزة بين بين. استخدام بندقية النيتروجين لتجفيف العينات التي تهب قطرات الايثانول من على سطح الأرض. وبهذه الطريقة، سوف الجسيمات التي تكون موجودة في الإيثانول لا تبقى على السطح بعد التجفيف.
   2. تحقق السطح مع المجهر الضوئي. إزالة أي جزيئات المتبقية عن طريق فرك الركيزة بلطف على الأنسجة العدسة، والذي ينقع في الإيثانول. دائما استخدام بندقية النيتروجين لتجف العينة. كرر الخطوة 1.1.1 و1.1.2 حتى السطح خالية من الجسيمات.
2. DyScO ₃ العلاج - الصلب
   1. تحميل ركائز تنظيفها في قارب الكوارتز ويصلب لهم في فرن أنبوب نظيفة في 1،000 & #176؛ C في تدفق الأكسجين (150 مل / ساعة) لمدة 4 ساعة.
   2. تحقق السطح مع المجهر الضوئي. إذا الأوساخ مرئيا، استخدم الإجراء هو موضح في الخطوة 1.1.2 لتنظيف السطح.
3. DyScO ₃ العلاج - التخشين السطح فتقول
   1. تزج ركائز نظيفة في كوب 100 مل تحتوي على 40 مل منزوع الأيونات (DI) المياه و ضعها في UB لمدة 30 دقيقة. استخدام حامل تفلون لحمل ركائز.
   2. ملء ثلاثة HF مقاومة 100 مل الأكواب مع 40 مل من الماء DI. ملء كوب واحد 100 مل مع 40 مل من الايثانول. ملء كوب واحد HF ​​مقاومة مع 40 مل 12.5٪ مخزنة فلوريد الهيدروجين (فتقول، NH ₄ F: HF = 87.5: 12.5، ودرجة الحموضة = 5.5).
      ملاحظة: فتقول هو حمض خطير للغاية. وينبغي اتخاذ الاحتياطات المناسبة.
   3. نقل صاحب تفلون تحمل ركائز من الدورق بالماء DI إلى دورق يحتوي فتقول. ضع الكأس في UB لمدة 30 ثانية.
   4. نقل صاحب تفلون إلى دورق مقاومة containi HFنانوغرام DI المياه وتزج لمدة 20 ثانية، وتتحرك بلطف حامل صعودا وهبوطا. كرر هذا في اثنين من الأكواب أخرى مملوءة بالماء. مغادرة حامل مع العينات في دورق يحتوي على الايثانول.
   5. التخلص من جميع فتقول تحتوي على سائل.
   6. تجفيف ركائز باستخدام بندقية النيتروجين. تحقق السطح مع المجهر الضوئي. إذا الأوساخ مرئيا، كرر الخطوة 1.1.2.
4. DyScO ₃ العلاج - النقش انتقائية من قبل هيدروكسيد الصوديوم
   1. ملء كوب 100 مل مع 40 مل 12 M هيدروكسيد الصوديوم (عبد القدير). تزج العينات باستخدام حامل تفلون ووضع الكأس في UB لمدة 30 دقيقة.
   2. نقل العينات إلى كوب 100 مل تحتوي على 40 مل 1 M هيدروكسيد الصوديوم (عبد القدير). وضعها في UB لمدة 30 دقيقة.
   3. ملء ثلاثة أكواب بالماء DI وكوب واحد مع الايثانول. شطف عينات عن طريق غمر لاحق في الأكواب الثلاثة بالماء وأخيرا في الدورق مع الايثانول. تجفيف العينات باستخدام بندقية النيتروجين.
   4. تحقق السطح مع microsco البصريالبولي ايثيلين ونظيفة إذا لزم الأمر، وذلك باستخدام الإجراء الموضح في الخطوة 1.1.2. يتم إنهاء العينات DyScO ₃ فرادى الآن.
5. SrTiO ₃ العلاج
   1. حفر ركائز تنظيفها باستخدام فتقول كما هو موضح في الخطوة 1.3. نلاحظ أنه، في حين يتم استخدام هذه الخطوة لDyScO ₃ فقط كخطوة سطح التخشين، والنقش الانتقائي للSRO يحدث في هذه الخطوة.
   2. يصلب العينات في 950 ° C في تدفق الأكسجين (150 مل / ساعة) لمدة 90 دقيقة. يتم إنهاء العينات SrTiO ₃ فرادى الآن. تحقق السطح مع المجهر الضوئي وتنظيف إذا لزم الأمر، وذلك باستخدام الإجراء الموضح في الخطوة 1.1.2.

2. قوالب المعرفة بالذرة على ركائز التعسفي

1. إعداد كا ₂ ملحوظة ₃ O ₁₀ ^- nanosheets
   1. جعل تشتت HCA ₂ ملحوظة ₃ O ₁₀ مسحوق في الماء DI مع تركيز 0.40 جرام / 100 مل وإضافةمقدار متساوي المولية من هيدروكسيد الأمونيوم رباعي بوتيل (TBAOH). يرجى الرجوع إلى إبينا، كاناغاوا وآخرون. ²³ لتركيب الحالة الصلبة من KCA ₂ ملحوظة ₃ O ₁₀ مسحوق وإضافة بروتون لHCA ₂ ملحوظة ₃ O _10.
      ملاحظة: TBAOH هو تآكل. ارتداء القفازات في كل الأوقات والتعامل مع الرعاية.
   2. هز بلطف زجاجة باليد ووضعه أفقيا على شاكر هزاز في 30 هرتز لمدة 14 يوما. إعادة تفريق هطول خمس إلى ست مرات خلال هذه الأيام 14 قبل ببطء المتداول الزجاجة.
   3. تمييع التشتت إلى 0.40 جم / L ويهز بلطف مرة أخرى. السماح لها الوقوف لمدة لا تقل عن 24 ساعة قبل الاستخدام من أجل السماح لمجاميع كبيرة تترسب في الجزء السفلي من التشتت.
      ملاحظة: حجم دفعة قد تؤثر على العملية. هنا، أدلى دفعات أولية من 100 مل ودفعات مخفف من 500 مل، سواء في زجاجات البولي بروبلين.
2. ترسب الكالسيوم ₂ ملحوظة ₃ O ₁₀ nanosheets
   ملاحظة: إصدارات مختلفة من المعدات والبرمجيات العائد مختلف البيئات التشغيلية. يرجى الرجوع إلى دليل من الإعداد لجميع الخيارات.
   1. تنظيف لوحة Wilhelmy قبل الشطف بالماء DI وتنظيف مع البلازما الأكسجين في الطاقة عالية لمدة 3 دقائق على الأقل لكل جانب. تخزين لوحة Wilhelmy في الماء DI بعد ذلك على الفور.
      ملاحظة: إذا تتم ترسبات متعددة على التوالي، لا يحتاج لوحة Wilhelmy أن تعامل مع الأكسجين البلازما في كل مرة.
   2. تنظيف حوض انجميور-بلودجيت والحاجزين قبل الشطف بالماء DI، وتنظيف مع الإيثانول، الشطف بالماء مرة أخرى DI وتجفيف مع غاز النيتروجين. تأكد من وضع الإعداد على جدول مضادة للاهتزاز للحماية ضد الاهتزازات، وفي المربع الذي يمكن أن تكون مغلقة خلال ترسب للحماية من تدفق الهواء والغبار.
   3. خذ 50 مل من الجزء العلوي من التشتت nanosheet الطازجة مع حقنة ووضعها ببطء في الحوض الصغير. تأكد من حواف الحوض الصغير والحواجز خالية من قطرات.
      ملاحظة: المبلغ المطلوب للترسب واحد يعتمد على حجم الحوض الصغير. يجب أن يكون سطح الماء أعلى قليلا من حواف الحوض الصغير، للتأكد من أن الحواجز يمكن ضغط السطح بشكل صحيح.
   4. ترك بقية تشتت لمدة 15 دقيقة.
   5. اختيار الركيزة التعسفية متوافقة مع المحاليل المائية وتنظيفه بشكل صحيح. إرفاق الركيزة لحامل الإعداد LB وإعطائها الضربة القاضية مع غاز النيتروجين.
      ملاحظة: نضع في اعتبارنا أن الأفلام مسطحة بالذرة يجب أن تكون نمت على ركائز مسطحة بالذرة. تم الحصول على البيانات المثال في هذا التقرير مع ركائز السيليكون، والتي تم تنظيفها مع الايثانول، طائرة من فوق الحرجة CO ₂ لمدة 30 ثانية والأكسجين البلازما في الطاقة عالية لمدة 5 دقائق.
   6. إرفاق حامل الركيزة إلى الإعداد. تأخذ لوحة Wilhelmy، وتراجع في الحوض الصغير ونعلق بعناية لفصل الربيع. إزالة قطرات من الأسلاك من لوحة مع قطعة من الورق. </ لى>
   7. خفض الركيزة حتى يلمس سطح تشتت nanosheet، تعيين ارتفاع في البرنامج من الصفر، وخفض الركيزة أبعد حتى العمق المطلوب. تأكد من أن حامل الركيزة لا تلمس تشتت nanosheet.
   8. ضبط ضغط السطح في البرنامج من الصفر، وترك بقية تشتت لمدة 15 دقيقة. بعد 15 دقيقة من الضغط السطحي عادة ما يصل إلى 1-2 مليون / م. قد يشير انحرافات كبيرة نوعية رديئة من ترسب التالية.
   9. ضبط ضغط السطح في البرنامج إلى الصفر مرة أخرى والبدء في المرحلة الأولى من ترسب عن طريق تحريك الحواجز بمعدل 3.0 مم / دقيقة لضغط ببطء السطح. تأكد من أن قيمة الضغط المستهدفة في البرنامج هي أعلى بكثير من قيمة الحد الأقصى المتوقع في الخطوة 2.2.10 (أي 20 مليون / م).
   10. مراقبة تطور الضغط السطحية ومساحة السطح. انتظر حتى زيادة الضغط يبطئ بشكل كبير وapproache الضغطليالي الأقصى. تأكد من الحواجز أبدا الوصول إلى لوحة Wilhelmy. الحد الأقصى لضغط عادة يصل 15،0-18،0 مليون / م، ولكن هذه ليست مطلقة ولا قيمة ثابتة.
   11. أدخل القيمة التي تم التوصل إليها ضغط الهدف، تعيين ارتفاع قحافة إلى القيمة الفعلية وبدء المرحلة الثانية من ترسب بسحب الركيزة من التشتت بمعدل 1.0 مم / دقيقة. مراقبة ضغط السطح.
   12. إزالة لوحة Wilhelmy عند الانتهاء من الترسيب، وشطفه بالماء DI وتخزينه في الماء DI مرة أخرى.
   13. إزالة الركيزة بعد أن يجف تماما.
   14. لترسب متعدد الطبقات، تتحلل البقايا العضوية من الطبقة السابقة. ويمكن أن يتم هذا على سبيل المثال عن طريق التسخين إلى 600 درجة مئوية في فرن الميكروويف لمدة 30 دقيقة أو عن طريق أشعة فوق البنفسجية لمدة 30 دقيقة. كرر بروتوكول من الخطوة 2.2.2، ولكن لا تنظيف الركيزة الأخرى من بضربة من غاز النيتروجين.

الخطوة 1) النقش الانتقائي للSrTiO 3 و DyScO 3 ركائز

مجهر القوة الذرية (AFM) هو وسيلة مباشرة للحصول على إشارة عن نجاح العلاج. الصورة AFM من الركيزة SrTiO 3 الذي كان فقط تم تومض إلى 650 ° C (الشكل 4A) معارض سطح خشن، مما يدل على ضرورة وجود خطوة الصلب درجة حرارة عالية. البيانات AFM من الركيزة صلب (أرقام 4A-C) تظهر بوضوح اثنين إنهاء السطح، منذ لوحظ تباين واضح في الصورة الاحتكاك، وكذلك الخلافات ارتفاع الخلية وحدة نصف في المقطع العرضي للصورة ارتفاع ويبين الشكل 5 AFM صور تيو 2 إنهاء SrTiO 3 ركائز، والتي تم علاجها وفقا للطريقة المبينة في هذا البروتوكول. على نطاق واسع، الحواف شرفة مستقيمة ويمكن ملاحظة (الشكل 5A). على نطاق أصغر،ويلاحظ المدرجات نحو سلس جدا، ويتم قياسها فقط وحدة الخلافات ارتفاع الخلية بين المدرجات، كما هو متوقع للأسطح إنهاء واحدة. على ركائز مع المدرجات الكبيرة، أي مع زوايا miscut الصغيرة، والثقوب العميقة خلية وحدة مرئية بالقرب من الحواف شرفة (الشكل 5B). هذه الثقوب تختفي عندما تستخدم أوقات أطول والصلب، مما يؤدي إلى الأشكال التضاريسية مماثلة لركائز واحدة أنهيت مع ارتفاع زوايا miscut (الشكل 5C). مورفولوجية هذه الثقوب، وكذلك مورفولوجية الحواف شرفة، تعد مؤشرا هاما لإنهاء واحد. 24 على ركائز إنهاء واحدة، والثقوب دائرية الشكل، في حين يتم تقريب الحواف الشرفة. في المقابل، الحواف شرفة فوز حاد والثقوب مربع واضحة على ركائز إنهاء مزدوجة (انظر الشكل 4B).

يبدو مؤشرا آخر على إنهاء واحد في انعكاس الطاقة العالية حيد الضوء الإلكترونأيون (RHEED) وصور، كما هو مبين في الشكل (6). وفي الصور RHEED من ركائز كما وردت، تظهر الشرائط بسبب سوء التبلور من السطح. بعد الصلب في الأكسجين أو العلاج الكامل من الركيزة، والسطح هو أكثر أمر، كما يمكن أن يرى من ظهور الخطوط كيكوتشي والبقع حيود حادة. ومع ذلك، في حالة من ركائز إنهاء واحدة، والبقع الحيود هي أصغر بالمقارنة مع ركائز التي يتم صلب فقط. الأهم من ذلك، إلى جانب (1X1) البقع، وعدم وجود نقاط إضافية واضحة، والتي تكون دائما موجودة في أنماط من ركائز إنهاء مزدوجة

في حالة DyScO 3، فإنه من الصعب أن نرى ما إذا كان العلاج ناجحا. ويمكن رؤية عدم وجود فروق بين أنماط RHEED من صلب ركائز إنهاء ضعف والمعالجة كيميائيا منظمة شانغهاى للتعاون 2 إنهاء ركائز .10 في الشكل 7، صور AFM من مختلف DyScO صلب الركيزة 3وتظهر الصورة. ويمكن بسهولة أن ينظر إلى إنهاء مختلفة في الشكل 7A-D. 7E الشكل وF تظهر التشكل المتوقع للركائز إنهاء واحدة، أي فقط 4 خطوات Å مرئية. ومع ذلك، فمن الممكن أن يحدث إنهاء مختلطة في نطاق ضيق جدا. نظرا لدقة المحدود للAFM، مجالات إنهاء المختلفة ليست واضحة للعيان. أعلى خشونة السطح في كل من الصور الارتفاع ومرحلة بالمقارنة مع الأسطح إنهاء واحدة هي مؤشر على وجود كل من الإنهاءات.

تقنيات المجهر التحقيقي وحيود سطح ليست كافية لتحديد تماما نجاح العلاج. قد لا تراعى المناطق الطفيفة من إنهاء الثاني مع كلا النوعين من التقنيات بسبب قرار محدود. ومع ذلك، يمكن لهذه المناطق الصغيرة يكون لها تأثير كبير على نوعية الفيلم، كما هو مبين في الشكل (8). والتنوي من SrRuO 3-5 على الرغم من أن الصور AFM من DyScO 3 و SrTiO 3 ركائز في التوالي بدا الشكل 8C وF لإظهار الأسطح إنهاء واحدة، ونمو SrRuO 3 يظهر أن مناطق أخرى كانت إنهاء لا تزال موجودة. في النهاية، فإن نجاح العلاج لا يمكن تحديدها إلا بشكل كامل النظر في نوعية الفيلم نمت.

الخطوة 2) ترسب الكالسيوم 2 ملحوظة 3 O 10 - nanosheets على ركائز التعسفية

خلال ترسب nanosheet، التغيير في ضغط السطح يمكن رصدها وهذا يعطي مؤشرا على مدى عائدات الترسيب. وترد المؤامرات النموذجية للضغط السطح أثناء الأولي للضغط مساحة السطح وترسب الفعلي للnanosheets في الشكل 9، والضغط يزيد عموما لincrالتعبئة الكثيفة easingly العائمة nanosheets وزيادة أكثر سرعة وكثافة التعبئة نهج 100٪. ترسب الفعلي يجب أن يبدأ فقط قبل أن يصل الضغط سطح الأقصى، وسيتم الحفاظ على هذا الضغط في جميع أنحاء الترسيب. في حالة يمر الضغط الأقصى و (قليلا) ينهار، وهذا يمكن أن يشير إلى أن قوة ضغط عالية تسببت حواف بعض nanosheets لتتداخل مع بعضها البعض وخلق (جزئي) مداخن. طالما أن الضغط لا تقترب من الحد الأقصى، لا يتم تنظيم nanosheets بعد حيز التعبئة الكثيفة. خلال ترسب الفعلي، والحواجز تتحرك ببطء ذهابا وإيابا لتمكين إعادة التنظيم المحلي للأحادي الطبقة nanosheet وهذا يسبب ضغط الملف الشخصي تشبه المنشار.

ويظهر صورة AFM نموذجية من أحادي الطبقة من nanosheets في الشكل 10. السطوح nanosheet على نحو سلس والفرق الارتفاع مع وجود ثغرات المجاورة يقترب 1.44 نانومتر سمك البلوراتكا 2 ملحوظة 3 O 10 - طبقات في مجمع الأم (11). وأحادي الطبقة من nanosheets هي بالكامل (001) موجهة في اتجاه الخروج من الطائرة، ولكن لديها عشوائي التوجه في الطائرة بسبب عشوائي ترتيب في الطائرة من nanosheets. لتوضيح التوجهات وضوح الشمس، والجودة، ويبين الشكل 11 وتشتت ارتدادي الإلكترون حيود (EBSD) صورة الفوقي SrRuO 3 نمت على الكالسيوم 2 ملحوظة 3 O 10 - nanosheets مع طبقة وسيطة من SrTiO 3. الفيلم يحتوي على (001) التوجه خارج نطاق الطائرة على جميع nanosheets ولها توجه واحد في الطائرة على nanosheets الفردية. ويتضح مورفولوجية سطح مثل هذه الافلام مع الصورة AFM في الشكل 12. ومرتفعات خطوة في الأجزاء مستمرة تتوافق إما مع سمك nanosheet أو مع ارتفاع الخلية وحدة من SrRuO 3، مؤكدا النمو فيلم جودة عالية على nanoshe بالذرة المثاليخدمات الاختبارات التربوية. للحصول على تقرير موسع على خصائص SrRuO الفوقي 3 أفلام نما هذا النهج، يرجى الرجوع إلى Nijland وآخرون (15).

الشكل 1. (A) تمثيل تخطيطي لخلية وحدة perovskite مكعب. وتقع ايونات المعادن A و B في، على التوالي، وزوايا ومركز الخلية وحدة. وتقع ذرات الأكسجين في وجوه المكعب، وتشكيل المجسم الثماني حول أيون (ب). (ب) تمثيل تخطيطي من (001) موجهة الركيزة perovskite. ونظرا لmiscut، والسطح يتكون من المدرجات. كلا الإنهاءات، AO وBO 2، موجودة على السطح. (C) التمثيل التخطيطي من ركيزة تماما BO 2 إنهاؤها. (D) صورة AFM من سطح DyScO 3 الركيزة بعد الصلب في 1،000 6؛ C لمدة 4 ساعة. ويتسبب خشونة في المدرجات من خلال وجود اثنين من إنهاء السطح، كما هو مبين في ملف تعريف خط (E)، حيث ليس فقط 4 خطوات خلية وحدة، ولكن الخلافات ارتفاع أيضا 2 Å مرئية. الأرقام تكييفها AC من Kleibeuker وآخرون 9 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

يسبب الشكل 2. تمثيل تخطيطي للالتبطين من مركب الأم الطبقات في nanosheets unilamellar. التبادل الأيوني مع جزيئات ضخمة الهيكل لتنتفخ ويقلل من قوات كهرباء البينية، والسماح للطبقات يمكن فصلها عن بعضها البعض.الحصول = "_ فارغة"> الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3. تمثيل تخطيطي من ترسب nanosheet بواسطة طريقة LB. وnanosheets تطفو نحو السطح من تشتت ويتم ضغط في التعبئة الكثيفة من قبل الحواجز تتحرك إلى الداخل. ثم يتم سحب الركيزة ببطء من التشتت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4). (A) صورة AFM من الركيزة SrTiO 3 الذي كان قد تومض إلى 650 درجة مئوية. (ب) ارتفاع AFM و (C) الاحتكاكصورة مزدوجة إنهاء SrTiO 3 الركيزة، والتي تبين حواف حادة خطوة والمدرجات مع نصف وحدة ارتفاع الخلية الفرق مقارنة المدرجات المجاورة، كما مرئية في ملف تعريف خط من الصورة ارتفاع AFM هو مبين في (D). وهما إنهاء مختلفة تسبب تباينا واضحا في الصورة الاحتكاك. الرقم اتخذت بإذن من كوستر وآخرون. 8 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5. (AC) الصور AFM من واحدة إنهاء SrTiO 3 ركائز. (D) هي الشخصية خط (C)، والتي تبين الوحيدة حدة الخلافات ارتفاع الخلية. دائرة في (ب) إلى واحدة من خلية وحدة الحول العميق وفاق والتي هي واضحة بالقرب من الحواف شرفة من ركائز مع زوايا miscut منخفضة. الرقم اتخذت بإذن من كوستر وآخرون 24 الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6. الصور RHEED من (A) وكما وردت SrTiO 3 الركيزة، (B) الركيزة صلب و (C) واحدة إنهاء SrTiO 3 الركيزة. الرقم اتخذت بإذن من كوستر وآخرون 24 الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

تحميل / 52209 / 52209fig7highres.jpg "/>
الرقم 7. الصور AFM من صلب DyScO 3 ركائز. (AD) تظهر بوضوح إنهاء الأسطح مزدوجة. ومع ذلك، يمكن للمورفولوجيا تختلف من الركيزة لالركيزة. أسطح (E) و (F) تبدو أكثر تجانسا، ويمكن قياس الاختلافات ارتفاع الخلية وحدة فقط. ومع ذلك، فإن قرار AFM يمكن أن تكون منخفضة للغاية لقياس مساحات صغيرة من إنهاء الثاني 25. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 8. الصور AFM من SrRuO 3 أفلام نمت على SrTiO 3 و DyScO 3 ركائز. هذه الأفلام في (A) و نانوغرام> (D) تزرع على التوالي SrTiO 3 و DyScO 3 ركائز التي كانت تعامل وفقا لأساليب وصفها في هذا البروتوكول. الأفلام على نحو سلس جدا، وملامح خط المقابلة هو مبين في (B) و (E) تظهر فقط حدة الخلافات ارتفاع الخلية. وقد نمت هذه الأفلام في (C) و (F) على مزدوجة ركائز ملدن إنهاؤها. خنادق هي واضحة التي هي في حدود سمك الفيلم. وإدراجات في (D) و (F) تظهر الركيزة قبل النمو. لاحظ أن كلا أسطح ناعمة جدا. الرقم اتخذت بإذن من Kleibeuker وآخرون. 9 الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

hres.jpg "/>
الرقم 9. المؤامرات النموذجية للضغط السطح أثناء الأولي للضغط مساحة السطح وترسب الفعلي من الكالسيوم 2 ملحوظة 3 O 10 - nanosheets الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 10. صورة AFM النموذجية والشخصية خط أحادي الطبقة كا 2 ملحوظة 3 O 10 - nanosheets المودعة على ركيزة السيليكون يعرض nanosheets الأسطح الملساء. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

"SRC =" / الملفات / ftp_upload / 52209 / 52209fig11highres.jpg "/>
الرقم 11. صورة EBSD من SrRuO الفوقي 3 نمت على الكالسيوم 2 ملحوظة 3 O 10 - nanosheets مع طبقة وسيطة من SrTiO 3 الفيلم به اتجاه الخروج من الطائرة (001) على جميع nanosheets ولها واحدة في الطائرة التوجه على nanosheets الفردية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 12. AFM الصورة وخط الشخصى SrRuO الفوقي 3 نمت على الكالسيوم 2 ملحوظة 3 O 10 - nanosheets مع طبقة وسيطة من SrTiO 3 الخطوة المرتفعات في الأجزاء مستمرة تطابق سمك nanosheet من1.4 نانومتر وحدة ارتفاع الخلية SrRuO 3 من 0.4 نانومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.