يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

النمو والخصائص الكيميائية الكتروستاتي للمعدن/ﻻلو3/SrTiO3 هيتيروستروكتوريس

9.9K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/56951

⸱

فبراير 8, 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Unité Mixte de Physique CNRS/Thales, Université Paris-Saclay, 2Max Planck Institut für Mikrostrukturphysik, 3Department of Applied Physics, Tohoku University, 4Instituto de Magnetismo Aplicado, Universidad Complutense de Madrid

في هذه المقالة

ملخص

نحن تلفيق المعادن/ﻻلو3/SrTiO3 هيتيروستروكتوريس باستخدام مزيج من ترسب الليزر النبضي والأخرق ماغي في الموقع . من خلال ماجنيتوترانسبورت و في الموقع تجارب مطيافية إلكترون الأشعة السينية، ونحن التحقيق في التفاعل بين الظواهر الكهربائية والكيميائية من الغاز إلكترون ثنائي الأبعاد أو شبه شكلت في هذا النظام.

الملخص

النظام شبه الإلكترون 2D (q2DES) التي تشكل في التفاعل بين ﻻلو3 (لاو) وسرتيو3 (ستو) جذبت الكثير من الاهتمام من جانب المجتمع الإلكترونيات أكسيد. واحد من ميزاته مميزة هو وجود سمك لاو الحاسمة 4 وحدة الخلايا (uc) للتوصيل السطح البيني الظهور. على الرغم من أن آليات الالكتروستاتيكي قد اقترحت في الماضي لوصف وجود هذا سمك الحرجة، قد أبرزت أهمية العيوب الكيميائية مؤخرا. هنا، نحن تصف نمو المعادن/لاو/ستو هيتيروستروكتوريس في نظام كتلة (اوهف) فراغ فائقة الجمع بين ترسب الليزر النبضي (تنمو لاو)، ماغي اﻷخرق (تنمو المعادن) ومطيافيه الأشعة السينية النانومترية (XPS). علينا أن ندرس خطوة بخطوة تشكيل وتطور في q2DES والتفاعلات الكيميائية التي تحدث بين المعدن ولاو/ستو. بالإضافة إلى ذلك، توضح التجارب ماجنيتوترانسبورت على النقل والخصائص الإلكترونية q2DES. هذا العمل المنهجي ليس فقط يوضح طريقة لدراسة التفاعل الالكتروستاتيكي والكيميائية بين q2DES وبيئتها، ولكن أيضا يفتح إمكانية الزوجين طبقات متوجا متعدد الوظائف مع الفيزياء الغنية التي لوحظت في ثنائي الأبعاد نظم الإلكترون، مما يسمح تصنيع أنواع جديدة من الأجهزة.

المقدمة

نظم الإلكترون 2D شبه (q2DES) قد استخدمت على نطاق واسع كملعب لدراسة العديد من الأبعاد منخفضة والظواهر الكم. تم إنشاؤها بدءاً من الورقة المنوي على النظام3 /SrTiO3ﻻلو (جمهورية لاو/ستو)1، دفعة من النظم المختلفة التي تستضيف مراحل الإلكترونية السطح البيني الجديد. الجمع بين مواد مختلفة أدت إلى اكتشاف q2DESs مع خصائص إضافية، مثل الحقل الكهربائي الانضباطي تدور الاستقطاب2، الإلكترون عالية للغاية موبيليتيس3 أو الظواهر فيرروليكتريسيتي-إلى جانب4. على الرغم من أن هيئة هائلة من عمل كرست لكشف إنشاء والتلاعب بهذه الأنظمة، أظهرت عدة تجارب وتقنيات نتائج متناقضة، حتى في ظروف مماثلة بدلاً من ذلك. بالإضافة إلى ذلك، عثر على التوازن بين التفاعلات الكهربائية والكيميائية ضرورية لفهم بشكل صحيح الفيزياء في اللعب5،،من67.

في هذه المقالة، نحن دقة وصف نمو مختلف المعادن/لاو/ستو هيتيروستروكتوريس، باستخدام مزيج من ترسب الليزر النبضي (PLD) و في الموقع ماغي اﻷخرق. ثم، يتم لفهم تأثير مختلف الظروف السطحية في q2DES مدفونة في الواجهة لاو/ستو، دراسة الإلكترونية والكيميائية، استخدام التجارب مطيافية إلكترون والنقل.

نظراً لأساليب متعددة قد استخدمت سابقا لتنمو لاو البلورية على ستو، اختيار التقنيات المناسبة ترسب خطوة حاسمة لتصنيع عالية الجودة أكسيد هيتيروستروكتوريس (بالإضافة إلى الوقت والتكلفة المحتملة يقيد). في الملعوبة، يضرب نبض ليزر مكثفة وقصيرة هدفا للمواد المطلوب، الذي هو ثم أبلاتيد ويحصل المودعة في الركيزة كطبقة رقيقة. واحدة من المزايا الرئيسية لهذا الأسلوب هو القدرة على نقل موثوق stoichiometry المستهدفة للفيلم، وعنصرا أساسيا من أجل تحقيق تشكيل المرحلة المرجوة. وعلاوة على ذلك، القدرة على أداء نمو طبقة بطبقة (رصد في الوقت الحقيقي باستخدام الانعكاس حيود الإلكترونات ذات الطاقة العالية-ريد) عدد ضخم من أكاسيد المعقدة، إمكانية وجود أهداف متعددة داخل قاعة في (الوقت نفسه مما يسمح بزيادة مواد مختلفة دون كسر الفراغ) وبساطة الإعداد تجعل هذه التقنية واحدة من الأكثر فعالية وتنوعاً.

حتى الآن، تقنيات أخرى مثل تنضيد الحزمة الجزيئية (MBE) السماح بنمو أعلى جودة النمو الفوقي. بدلاً من أن هدف مادة محددة، في MBE كل عنصر محدد هو متسامي نحو الركازة، حيث أنها تتفاعل مع بعضها البعض لتشكل طبقات ذرية محددة تحديداً جيدا. بالإضافة إلى ذلك، يسمح غياب الأنواع نشيطة جداً وتوزيع الطاقة الموحدة أكثر تلفيق واجهات حادة الغاية8. هذا الأسلوب هو ولكن أكثر تعقيداً من الملعوبة عندما يتعلق الأمر إلى نمو أكاسيد، نظراً لأنه يجب أن يتم في فائقة فراغ شروط (حيث أنه يعني منذ فترة طويلة لم يتم تدمير المسار الحر) ويتطلب استثماراً أكبر، التكلفة-بشكل عام وتموز. على الرغم من أن عملية النمو المستخدمة في المنشورات لاو/ستو أول الملعوبة، قد نمت عينات ذات خصائص مماثلة MBE9. كما تجدر الإشارة إلى أن هيتيروستروكتوريس لاو/ستو قد نمت باستخدام اﻷخرق10. على الرغم من أن تحققت واجهات الذرة حاد في درجات الحرارة المرتفعة (920 درجة مئوية) والأكسجين المرتفعة الضغوط (0.8 [مبر])، لم يتحقق ناقلية السطح البيني.

نمو معدنية وضع سقف للطبقات، نستخدم ماغي اﻷخرق، كما أنه يوفر توازناً جيدا بين الجودة والمرونة. تقنيات ترسب على أساس بخار الكيميائية الأخرى قد تكون المستخدمة للتوصل إلى نتائج مماثلة.

وأخيراً، تجسد الجمع بين تقنيات النقل والتحليل الطيفي وأظهر في هذه المقالة طريقة منهجية لاستكشاف التفاعلات الإلكترونية والكيميائية، وإذ تؤكد أهمية أنشأها نهج مختلفة لنفهم تماما العديد من ميزات هذه الأنواع من النظم.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

ملاحظة: يمكن مؤقتاً وإعادة تشغيلها في أي وقت، بشرط وحيد هو إبقاء العينة تحت التفريغ العالي من الخطوة 3، 4 إلى 5 جميع الخطوات 5 الموصوفة في هذا البروتوكول.

1-STO(001) الركازة الإنهاء:

  1. ملء منظف بالموجات فوق الصوتية (مع محول 40 كيلو هرتز) مع الماء والحرارة عليه إلى 60 درجة مئوية. ملء كوب زجاج البورسليكات مع الأسيتون. مستقلة عن حجم الكأس، يجب التأكد من ملء مع 20 في المائة على الأقل من حجم الحد الأقصى، لضمان ركائز مغمورة تماما.
    1. مكان خارج مربع منتهية بمزيج أحادية الجانب المصقول (001 (المنحى ستو واحد-كريستال الركيزة (55 مم2 في حجم الأفقي، 0.5 مم في السمك، ميسكيوت زاوية بين 0.01 ودرجه 0.02) داخل كوب زجاج البورسليكات.
    2. Sonicate الركيزة في الأسيتون للحد الأدنى 3 الجاف الركيزة باستخدام بندقية ضربة نيتروجين ضغط تشغيل من شريط حوالي 5.
  2. كرر هذا الإجراء خطوة 1.1 ولكن استخدام الايزوبروبانول وثم منزوع الماء.
  3. ضع الركيزة نظيفة في حامل عينة من فلوريد الفينيليدن، PVDF، بشكل "الدب" (الشكل 1). ملء كوب زجاج البورسليكات ثانية (الشكل 1ب) مع تشغيل المياه.
    ملاحظة: ينبغي أن يكون الكأس كبيرة بما يكفي حتى يتم احتواء صاحب العينة في ذلك.
  4. ضع الركيزة في صاحب العينة.
  5. يرتدي الحماية المناسبة وملء كوب (الشكل 1ب)، عادة مصنوعة من تترافلوروايثيلين، PTFE، إلى حوالي 20 في المائة حجم الحد الأقصى، مع حل مخزنة الهيدروفلوريك (HF) (HF:NH4F = 1:7). استخدم كوب الحجم نفسه تقريبا كتلك المستخدمة في الخطوة 1، 3.
  6. غمر صاحب العينة في التردد بالضبط 30 ثانية ونقله فورا إلى المياه قيد التشغيل لوقف أي التفاعلات الكيميائية اللاحقة. تحرض عليه طفيفة.
  7. بعد 2 دقيقة، إزالة حامل عينة من المياه. إخراج الركيزة والجاف لأنه يحمل بندقية ضربة نيتروجين.
    ملاحظة: يمكن الاطلاع على مزيد من التفاصيل في وصفه كاواساكي11.
    تنبيه: الحل التردد المستخدم السامة والمسببة للتآكل عالية. دائماً القيام بالتلاعب والتخلص من حلول التردد المستخدمة في بيئات العمل المناسبة. قد تبدأ بحيث تكون مرئية حتى ليوم واحد بعد التعرض لأعراض التسمم بعد الاتصال مع جزء من جسم وقد لا يسبب أي ألم في الساعات القليلة الأولى. من الممكن أيضا استخدام عملية إنهاء الخدمة بديلة على أساس حل حمضية3 HCl HNO12 أو وصفه غير حمضي إنهاء13.
  8. إدراج الركيزة في فرن أنبوب (الشكل 1ج) في 20 درجة مئوية. تعيين الضغط الجزئي الفرن إلى ما يقرب من 1 صراف إلى الأوكسجين. منحنى درجة الحرارة إلى 1000 درجة مئوية بمعدل 20 درجة مئوية/دقيقة يصلب ركائز لمدة 3 ساعات في 1000 درجة مئوية. بعد 3 ساعات، السماح لتبرد عينة وصولاً إلى 20 درجة مئوية. إزالة الركازة. إغلاق مصدر الأوكسجين.
  9. كرر الخطوة 1.1 لإزالة التلوث السطحي اللاحقة عززت أثناء الصلب.

2-إعداد الهدف لاو واحد-كريستال:

  1. ميكانيكيا البولندية هدفا لاو واحد-كريستال (قطر 1 بوصة) برفق باستخدام الحل الصنفرة والايزوبروبانول كمواد تشحيم. الجاف باستخدام بندقية ضربة نيتروجين.
  2. جبل الهدف في دائري.
    ملاحظة: تأكد من أن دائري يسمح تناوب المستهدفة.
  3. إدراج في دائري في قاعة لوادلوك (الشكل 2). واسمحوا أن الهدف ديغا في الفراغ، في حين ضخ الدائرة بشكل مستمر (حتى يصل ضغط في النطاق [مبر] 10-8 ). نقل دائري إلى الدائرة الملعوبة (الشكل 3 و 3b). انتظر حتى يتم ضغط قاعدة في النطاق [مبر] 10-9 .
    ملاحظة: يمكن أن تتأثر في غياب لوادلوك شدة الدائرة ونظام التحويل في الخلاء ووقت الانتظار نموذجية وضغط قاعدة.
  4. تفقد طاقة الليزر استخدام مقياس الطاقة ليزر اكسيمر. للقيام بذلك، استخدم فتحه مستطيلة (6 مم × 16 مم) وموهن خارجية الحق بعد مصدر الليزر لتعديل الشكل والطاقة الشعاع (الشكل 4 و 4b). ضع عداد الطاقة في مسار شعاع الليزر، بين العدسة الثانية متقاربة ونافذة الكوارتز. ثم تبادل لإطلاق النار الليزر في تردد تعسفي وقراءة الطاقة استخدام مقياس الطاقة.
  5. تعيين الطاقة لتكون هي نفسها (أو أعلى هامشيا) المستخدم أثناء النمو (الخطوة 3، 12).
    ملاحظة: قد تختلف القيم المطلقة لطاقة الليزر هندسة الإعداد. ومع ذلك، للأو المستهدفة الاجتثاث، استخدم فلوينس ليزر حوالي 1 ي/سم2 (فلوينس = مجال الطاقة/المكان). أيضا، استخدام ليزر اكسيمر أولياء نابض من الطول الموجي λ = 248 نانومتر، مع مدة نبض مميزة من 25 ns وتعمل كحد أدنى من 21 كيلو فولت (لتحسين النبض للنبض إمكانية تكرار نتائج).
  6. قم بتدوير الهدف لاو حوالي 10 لفة في الدقيقة (باستخدام منصة التناوب من فرسان، حيث شنت الهدف).
    1. التكيف مع سرعة دوران هدفا لحجم البقعة ومعدل التكرار لتجنب طلقتين متداخلة متعاقبة، يحتمل أن تؤدي إلى بعض الانهاك المحلية أو ذوبان الهدف واللاحقة قبالة ستويتشيوميتري بالليزر. ويرد وصف بصرية في الشكل 4ج.
  7. إدراج الأوكسجين في الدائرة حتى يتحقق ضغط جزئي الأوكسجين من 2 × 10-4 [مبر]. إزالة العداد الطاقة. قبل يجتذ الهدف لاو في 3 أو 4 هرتز لنبضات 20000.
    ملاحظة: وينبغي إعداد الليزر حيث أن الزاوية بين الشعاع والهدف هو 45° (الشكل 4د). تم العثور على هذا الاستئصال طويلة نسبيا لاو الواحد-الهدف أن يكون له دور حاسم في إمكانية تكرار نتائج عينة إلى عينة لاو/ستو.

3-الملعوبة النمو:

  1. إجراء فحص مجهرية (فؤاد) قوة ذرية من على سطح الركازة ستو أنهى سابقا للتحقق من إنهاء ومورفولوجيا والنظافة (الشكل 5).
  2. استخدام لصق الفضة، الصق الركازة، مع إنهاء السطح إلى الأعلى، إلى حامل عينة. على الرغم من أن اتجاه الركيزة ليست ذات الصلة، يجب التأكد من أن يتم وضعه في مركز الحامل (الشكل 6).
  3. الحرارة تصل إلى حوالي 100 درجة مئوية لمدة 10 دقائق حتى أن يتبخر المذيب ويتصلب اللصق (للتوصيل الحراري الأمثل). السماح لصاحب العينة يبرد.
  4. إدراج صاحب العينة داخل لوادلوك. استخدام الذراع داخل الكتلة، نقل صاحب العينة إلى الدائرة XPS لتحليل قمم الأكسجين والكربون والتيتانيوم (أرجع إلى الخطوة 5 لمزيد من التفاصيل).
  5. نقل صاحب العينة إلى الدائرة الملعوبة، مع الركيزة التي تواجه نحو هدف لاو (الشكل 6ب).
  6. إدراج الأكسجين داخل الدائرة تصل ضغط جزئي الأوكسجين من 2 × 10-4 [مبر]. رفع درجة حرارة صاحب العينة إلى 730 درجة مئوية (عند 25 درجة مئوية/دقيقة).
  7. استخدام حيود الإلكترونات العاكسة عالية الطاقة (ريد)، محاذاة شعاع الإلكترون في الرعي زاوية (بين 1 و 3 درجة) مع سطح الركيزة حيث أن يلاحظ أن البقع الحيود على الشاشة الفوسفور. رصد في الوقت الحقيقي كثافة كل نقطة باستخدام برنامج تحليل الكاميرا وصورة اتفاقية مكافحة التصحر. استخدام جهد مصدر من 30 كيلو فولت والتيار 40 µA.
  8. مكان صاحب العينة 63 ملم بعيداً عن الهدف.
    ملاحظة: المسافة المستهدفة للركيزة التي قد تتطلب درجة معينة من الأمثل اعتماداً على الهندسة الإعداد الملعوبة المستخدمة.
  9. تبادل لإطلاق النار الليزر من أجل معايرة الطاقة حيث يطابق حوالي 1 ي/سم2 (بنفس الطريقة كما في الخطوة 2، 4). مرة أخرى، استخدم فتحه مستطيلة (6 مم × 16 مم) وموهن خارجية مباشرة بعد خروج الليزر لتعديل الشكل والطاقة الشعاع (الشكل 4 و 4b).
  10. ضبط تردد الليزر 1 هرتز-وقف إطلاق النار الليزر وإزالة العداد الطاقة.
  11. بدء دوران الهدف لاو (نفس الطريقة كما في الخطوة 2، 6). بدء الذبذبات رهيد القراءة. الانتظار إلى حين أن يستقر.
  12. بدء إطلاق النار الليزر. التقيد لوم (الشكل 6ج) وذبذبات ريد (الشكل 6د). إيقاف الليزر في ذروة واحدة من التذبذب تبعاً لسمك المرجوة.
    ملاحظة: تذكر أن كل ذبذبة يمثل خلية وحدة واحدة (uc) نمت. غرض هذه التجربة، تنمو uc 1 و 2 للنقل والتجارب الطيفية، على التوالي.
  13. بعد النمو الانتهاء من إيقاف تشغيل المدفع ريد والانتقال إلى الخطوة اللاحقة انلينغ.
    ملاحظة: ويتم ذلك الخطوة اللاحقة انلينغ الحق بعد الانتهاء من النمو.
    1. للبدء في مرحلة ما بعد الصلب، زيادة ضغط الأكسجين الجزئي في الدائرة من 2 × 10-4 [مبر] (ضغط النمو) إلى 1 × 10-1 [مبر] وانخفاض درجة الحرارة لصاحب العينة من 730 درجة مئوية (درجة حرارة النمو) إلى 500 درجة مئوية.
    2. بعد أن استقرت درجة الحرارة والضغط، إدخال ضغطه جزئي الأوكسجين ثابتة من حوالي 300 [مبر]، مع الحفاظ على درجة حرارة العينة حامل عند 500 درجة مئوية. تترك العينة في هذه الظروف لمدة 60 دقيقة.
  14. يبرد العينة في 25 درجة مئوية/دقيقة مع إبقائها في ضغط الأكسجين الجزئي نفسه حتى يصل إلى درجة حرارة الغرفة.
  15. نقل العينة إلى الدائرة XPS للتحقيق في التغييرات الممكنة التكافؤ في ذروة التيتانيوم أو تركيز La/Al النسبي (أرجع إلى الخطوة 5 لمزيد من التفاصيل).
  16. لضمان أن يبقى على السطح لاو البكر، ونقل عينة في الخلاء اﻷخرق الدائرة (الشكل 7)، التي يتم الاحتفاظ بها في جميع الأوقات عند ضغط في نطاق 10-8 [مبر].
    ملاحظة: إجراء هذه التجارب السابق الموقع سوف يسبب تراكم الكربون والماء على السطح الأمر الذي يؤدي في نهاية المطاف إلى تغيير النتائج.

4-ماغي اﻷخرق من أوفيرلاييرس المعدنية:

ملاحظة: تبعاً للمعدن المطلوب, معلمات مثل الضغوط Ar، ترسب التيارات والمسافات المستهدفة للركيزة قد تختلف بشكل طفيف. وينصح لتحسين كل عملية الترسب اعتماداً على هندسة الإعداد اﻷخرق المستخدمة. يصف الإجراء التالي ترسب 3 نيوتن متر شركة

  1. ضع العينة مع سطح أسفل نحو هذا الهدف.
  2. أدخل ع الصرفة داخل قاعة اﻷخرق لتحقيق جو من حول 4.5x10-4 [مبر] (حوالي 100 sccm).
  3. ضع الركيزة (لاو/ستو) حوالي 7 سم بعيداً عن الهدف المشترك.
  4. مع مصراع المغلقة، منحدر الحالية تصل إلى حوالي 100 mA (36 ث) حيث أن البلازما هو إشعالها.
  5. مع استقرار بلازما (الشكل 7ب)، أقل الحالية إلى 80 mA (ترسب الحالية)، فضلا عن تدفق ع إلى 5.2 sccm. ضمان بقاء البلازما مستقرة.
  6. قبل تفل الهدف Co لحوالي 5 دقائق لإزالة أي الطبقة المؤكسدة التي قد شكلت على سطحه.
  7. مع العينة في درجة حرارة الغرفة، فتح المصراع وإيداع ل 25 س. إغلاق مصراع تختتم الترسب.
    1. لإجراء التجارب على النقل، إيداع طبقة متوجا لاحقة من حوالي 3 نانومتر شركة (باسيفاتيس الذين السطح، تشكيل طبقة واقية ال عند التعرض للهواء) لمنع أكسدة الطبقة المعدنية الكامنة.
      ملاحظة: أن معدل النمو لا يقاس مباشرة داخل الدائرة. للقيام بذلك، تنمو عينات مختلفة مع ترسيب مختلفة الأوقات أثناء استخدام نفس المعلمات. ثم، قياس سمك كل عينة باستخدام الأشعة السينية ريفليكتوميتري. القيام بهذا الإجراء مرة واحدة لكل هدف المعدنية المستخدمة.
  8. منحدر الحالي وصولاً إلى الصفر، وإغلاق مصدر ع ومضخة الدائرة.
  9. نقل صاحب العينة مرة أخرى إلى الدائرة XPS (الشكل 8) لفحص التكافؤ ممكن تغير في مستوى ف 2 منظمة الشفافية الدولية، فضلا عن أكسدة ممكنة في الواجهة المعدنية/لاو (أرجع إلى الخطوة 5 للحصول على مزيد من المعلومات).

5-وفي مطيافية الأشعة السينية الموقع النانومترية:

  1. ضع العينة مع الموازي الانحياز العادية السطحية إلى المحور محلل الإلكترون (الشكل 8ب).
  2. نهج البندقية الأشعة السينية أقرب ما يكون للعينة (تجنب الاتصال الميكانيكي بين نهاية البندقية وصاحب العينة لمنع الضرر) وقم بتشغيله.
    1. في هذه التجربة، واستخدام مصدر Mg Kα مع طاقة إثارة من 1253.6 eV. مجموعة خيوط تحقيق انبعاثات الحالية من 20 mA في جهد أنود 15 كيلو فولت. محلل الإلكترون-البصريات، وفيما يتعلق باختيار شق مدخل 2 مم القطر وخروج شق مع مستطيلة الشكل 5 × 11 مم.
      ملاحظة: أرجع إلى دليل الإعداد XPS المستخدمة للحصول على المعلومات فيما يتعلق بالانبعاثات أقصى التيارات والفولتية اﻷنود. أيضا، قد يكون حجم كشوف مدخل ومخرج مختلفة بالنسبة لسائر الأجهزة المحددة. إذا المحلل لها مواصفات مختلفة، اختر الشقوق في طريقة لتجنب كثافة عالية جداً في وحدة إلكترون العد.
  3. بعد تشغيل المدفع الأشعة السينية، تكفل الدائرة في ظروف الفراغ فائقة (10-10 [مبر] مجموعة). جمع الأطياف المسح (بين 0 والطاقه ملزمة 1200 eV) مع خطوة مختارة من eV 0.05، وقت يسكن 0.5 ثانية، بممر الطاقة بين 30 و 60 eV ووضع عدسة ملائمة لتحقيق ممكن أصغر حجم البقعة. قم بضبط القيم اعتماداً على القرار المقصود.
    1. تحديد موقع قمم ذات الصلة (الشكل 8ج). لتحسين الإحصاءات، قياس كل ذروة عدة مرات والأطياف التي جمعت في المتوسط.
  4. تحليل الأطياف باستخدام برامج معالجة XPS كافية.
    1. بغية تحديد الإلكترونات من فترة انتقالية معينة، قم بتعريف مجموعة الطاقة الذي يضم ذروة لتحليل.
    2. إنشاء منحنى خلفية مناسبة (عادة شيرلي خلفية14) وطرح عليه من البيانات الأصلية.
    3. استخدام المراجع الببليوغرافية15، قم بتحديد موقع قمم يمكن أن يؤلف ذروة المقاسة. إيلاء اهتمام خاص لجداول المسافات وكثافتها النسبية لقمم مختلفة.
      ملاحظة: أكثر في نظرة متعمقة على XPS البيانات التي تم جمعها يتم توفيرها في المقطع "الممثل النتائج"، وكذلك كما هو الحال في الرقم7.

6-ماجنيتوترانسبورت التجارب:

  1. استخدام جهاز الموجات فوق الصوتية آسفين-الترابط، سلك-بوند العينة المعدنية/لاو/ستو مع أسلاك ال أو الاتحاد الأفريقي الاتصال بواجهة دفن ( الشكل 9).
    ملاحظة: حدد المسافة آسفين للعينة المناسبة، وقوة الوقت، اعتماداً على الإعداد المستخدمة ونوع النقل قياس حامل.
  2. استخدام هندسة 8-سلك (4 في دير باوو-القناة 1-و 4 في قاعة الهندسة-القناة 2-). للقيام بذلك، ابدأ بالاتصال بإحدى القنوات لصاحب قياس النقل إلى الأركان الأربعة للعينة في الهندسة باوو فإن دير. ثم اتصل قناة ثانية إلى جهات الاتصال به سابقا في العينة (الشكل 9ب).
  3. معرفة ما إذا كان إجراء اتصالات جيدة بقياس المقاومة مع متعدد. لضمان أن تكون العينة موحدة، تحقق من أن المقاومة المقاسة في اتجاهات مختلفة هو تقريبا نفس الشيء، حتى أن فإن دير باوو ص100≈R010 الشرط الموجود.
    ملاحظة: إذا ص100 وص010 تختلف اختلافاً كبيرا، وينبغي إجراء قياس باوو فإن دير في كلا الاتجاهين (بعد الرقم16). الدراسات السابقة تقرير خصائص قوية النقل الكهربائية متباين في ستو لاو/17.
  4. جبل حامل في إعداد نقل.
    1. قياس المقاومة (القناة 1) وصولاً إلى 2 ك.
    2. في درجة حرارة منخفضة، التدبير تتسم التتابع (القناة الأولى) وتأثير هول (قناة 2) التي تجتاح مجال المغناطيسي الخارجي وعمودي (من-9 إلى 9 ر)، المصادر حالية من عادة 10 إلى 100 µA لعينات معدنية/لاو/ستو.
    3. كرر الخطوة 6.4.2. ك 5، 10 كيلو، ك 50، ك 100، 200 ك و 300 ك، من أجل مراقبة تطور تتسم بدرجة الحرارة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

ويرد النظام التجريبي الكامل المستخدمة للنمو وتوصيف في الشكل 2. وجود مختلف الأجهزة المتصلة في اوهف من خلال دائرة توزيع ينصح بشدة التأكد من أن سطح العينة بعد كل عملية النمو يبقى البكر. ويرد بالتفصيل أيضا الدائرة الملعوبة (الشكل 3)، ماغي اﻷخرق (الشكل 7) والدائرة XPS (الشكل 8). يتم عرض معلومات إضافية فيما يتعلق بمسار بصري في الإعداد الملعوبة في الشكل 4

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

أثناء إنهاء الركازة، واحدة ينبغي أن تكون حذراً للغاية مع الوقت غمر في الحل التردد. لاحظنا السطوح ضمن وعبر اتشيد 5 عادل متفاوتة s فيما يتعلق بوصفه الأصلي. بالإضافة إلى ذلك، لاحظنا من اعتماد بين حجم الخطوة الركيزة وغمر الوقت. لأحجام خطوة صغيرة (أقل من 100 نانومتر) غمر 30 s قد تؤدي إلى النقش المفرط، حتى ولو بعد ذلك الإجراء انلينغ قد تكون كافية لإعادة بشكل صحيح على السطح. بسبب مخاطر استخدام التردد على أساس الأحماض، كما ننصح أيضا التحسين HCl-HNO3 حل حمضية إنهاء12 أو تقنية إنهاء غير حمضي

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

شكر وتقدير

وتلقى هذا العمل الدعم من منسق الإغاثة الطارئة Consolidator منحة #615759 "النعناع"، ومنطقة إيل-دو-فرانس قاتمة "Oxymore" (مشروع "نيمو") ومشروع ANR "نوميلوبس". وأيد البرنامج الأساسية للنواة EPSRC-JSPS، JSPS معونات للعلمية البحثية (ب) (15 # ح 03548) وفقا جزئيا. وأيد A.S. الأوقيانوغرافية ألماني (هو 53461-1؛ زمالات ما بعد الدكتوراه إلى أ. س.). D.C.V. وذلك بفضل الوزارة الفرنسية للتعليم العالي والبحوث ويزأر لتمويل له أطروحة الدكتوراه. شكرا ج. س. بجامعة باريس-صكلي (كوت دالمبرت البرنامج) ويزأر لتمويل إقامته في يزار/تاليس.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

محطة عمل SURFACE PLD الترسيب بالليزر + نظام حمض الهيدروفلوريك الحرارية حامل السينية مصدر
قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
النبضيالعنقود UHV
KrF Excimer LaserCoherentCompex Pro 201F
انعكاس حيود الإلكترون عالي الطاقة (مسدس الإلكترون)R-Dec Co.، Ltd.تم توزيع RDA-003Gفي أوروبا بواسطة SURFACE.
انعكاس حيود الإلكترون عالي الطاقة (كاميرا CCD)k-Space Associates، Inc.kSA 400
مخفف شعاع الليزر المتغيرMetroluxML 2100
مستشعر ليزر إكسيمرمتماسكJ-50MUV-248
LaAlO3< / sub> الهدفCrysTecهدف أحادي البلورة
SrTiO3< / sub> يترجمCrysTecعدة أحجام مختلفة. إمكانية طلب إنهاء TiO2< / sub>.
المخزنBOE 7: 1حمض الهيدروفلوريك المخزن = BOE 7: 1 (HF: NH4F = 12.5: 87.5٪) في & nbsp ؛ جودة VLSI.
معجون الفضةDuPont4929Nمركب فضي موصل.
منظف بالموجات فوق الصوتيةبرانسونيك12بالموجات فوق الصوتية تنظيف أنبوب الحمام
فرنAET تقنياتفرن المعالجة
دورق زجاجي البورسليكاتVWR213-1128Iow شكل
PTFE دورقDynalonPTFE دورق
الركيزة "قفع"Eberl & eacute ؛مخصص الغطاس
المغنطرون الاخرقPLASSYSنظام الاخرق5 غرف للأهداف.
الأهداف المعدنيةNeyco S.A.نقاء > 99.9٪
نظام التحليل الطيفي للأشعة السينية للأشعةOmicronمخصص XPS نظام
الأشعة السينية مصدرOmicronDAR 400الأشعة السينية الأنود المزدوج.
محلل الطاقةOmicronEA 125
مجهر القوة الذريةBrukerInnova AFM
مجهر القوة الذرية مجساتأوليمبوسOMCL-AC160TS-R3ناتئ صغير
ربط الأسلاكKulicke & سوفا4523AD
PPMSتصميم الكمPPMS مغناطيس Dynacool9T.

المراجع

  1. Ohtomo, A., Hwang, H. Y. A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Nature. 427, 423-426 (2004).
  2. Stornaiuolo, D., et al. Tunable spin polarization and superconductivity in engineered oxide interfaces. Nat. Mater. 15 (3), 278-283 (2015).
  3. Chen, Y. Z., et al. Extreme mobility enhancement of two-dimensional electron gases at oxide interfaces by charge-transfer-induced modulation doping. Nat. Mater. 14 (8), 801-806 (2015).
  4. Rödel, T. C., et al. Universal Fabrication of 2D Electron Systems in Functional Oxides. Adv. Mater. 28 (10), 1976-1980 (2016).
  5. Xie, Y., Hikita, Y., Bell, C., Hwang, H. Y. Control of electronic conduction at an oxide heterointerface using surface polar adsorbates. Nat. Commun. 2, 494(2011).
  6. Scheiderer, P., Pfaff, F., Gabel, J., Kamp, M., Sing, M., Claessen, R. Surface-interface coupling in an oxide heterostructure: Impact of adsorbates on LaAlO3/SrTiO3. Phys. Rev. B. 92 (19), (2015).
  7. Vaz, D. C., et al. Tuning Up or Down the Critical Thickness in LaAlO3/SrTiO3 through In Situ Deposition of Metal Overlayers. Adv. Mater. 29 (28), 1700486(2017).
  8. Schlom, D. G. Perspective: Oxide molecular-beam epitaxy rocks. APL Mater. 3 (6), 1-6 (2015).
  9. Segal, Y., Ngai, J. H., Reiner, J. W., Walker, F. J., Ahn, C. H. X-ray photoemission studies of the metal-insulator transition in LaAlO3/SrTiO3 structures grown by molecular beam epitaxy. Phys. Rev. B. 80 (24), 241107(2009).
  10. Dildar, I. M., et al. Growing LaAlO3/SrTiO3 interfaces by sputter deposition. AIP Adv. 5 (6), 67156(2015).
  11. Kawasaki, M., et al. Atomic control of the SrTiO3 crystal surface. Science (80-). 266, 1540(1994).
  12. Zhang, J., et al. Depth-resolved subsurface defects in chemically etched SrTiO3. Appl. Phys. Lett. 94 (9), 1-4 (2009).
  13. Connell, J. G., Isaac, B. J., Ekanayake, G. B., Strachan, D. R., Seo, S. S. A. Preparation of atomically flat SrTiO3 surfaces using a deionized-water leaching and thermal annealing procedure. Appl. Phys. Lett. 101 (25), 98-101 (2012).
  14. van der Heide, P. X-ray Photoelectron Spectroscopy: An introduction to Principles and Practices. 2011, (2011).
  15. Wagner, C. D., Riggs, W. M., Davis, L. E., Moulder, J. F. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. , John Wiley & Sons, Inc. Eden Prairie, Minnesota, USA. (1979).
  16. van der Pauw, L. J. A method of measuring the resistivity and Hall coefficient on lamellae of arbitrary shape. Philips Tech. Rev. 20, 220-224 (1958).
  17. Brinks, P., Siemons, W., Kleibeuker, J. E., Koster, G., Rijnders, G., Huijben, M. Anisotropic electrical transport properties of a two-dimensional electron gas at SrTiO3-LaAlO3 interfaces. Appl. Phys. Lett. 98 (24), 242904(2011).
  18. Lesne, E. Non-Equilibrium Spin Accumulation Phenomenon at the LaAlO3/SrTiO3(001) Quasi-Two-Dimensional Electron System. , Université Pierre et Marie Curie. France. Ph.D. Thesis (2015).
  19. Sato, H. K., Bell, C., Hikita, Y., Hwang, H. Y. Stoichiometry control of the electronic properties of the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Appl. Phys. Lett. 102 (25), 251602(2013).
  20. Warusawithana, M. P., et al. LaAlO3 stoichiometry is key to electron liquid formation at LaAlO3/SrTiO3 interfaces. Nat. Commun. 4, (2013).
  21. Arras, R., Ruiz, V. G., Pickett, W. E., Pentcheva, R. Tuning the two-dimensional electron gas at the LaAlO3/SrTiO3(001) interface by metallic contacts. Phys. Rev. B. 85 (12), (2012).
  22. Fu, Q., Wagner, T. Interaction of nanostructured metal overlayers with oxide surfaces. Surf. Sci. Rep. 62 (11), 431-498 (2007).
  23. Chen, Y., et al. Metallic and Insulating Interfaces of Amorphous SrTiO3-based Oxide Heterostructures. Nano Lett. 11 (9), 3774-3778 (2011).
  24. Posadas, A. B., et al. Scavenging of oxygen from SrTiO3 during oxide thin film deposition and the formation of interfacial 2DEGs. J. Appl. Phys. 121 (10), (2017).
  25. Sing, M., et al. Profiling the interface electron gas of LaAlO3/SrTiO3 heterostructures with hard x-ray photoelectron spectroscopy. Phys. Rev. Lett. 102 (17), (2009).
  26. Hasegawa, S. Reflection High-Energy Electron. Charact. Mater. , (October 2012) 1925-1938 (2012).
  27. Wrobel, F., et al. Comparative study of LaNiO3/LaAlO3 heterostructures grown by pulsed laser deposition and oxide molecular beam epitaxy. Appl. Phys. Lett. 110 (4), 0-5 (2017).
  28. Blank, D. H. A., Dekkers, M., Rijnders, G. Pulsed laser deposition in Twente: from research tool towards industrial deposition. J. Phys. D. Appl. Phys. 47 (3), 34006(2014).
  29. Preziosi, D., Sander, A., Barthélémy, A., Bibes, M. Reproducibility and off-stoichiometry issues in nickelate thin films grown by pulsed laser deposition. AIP Adv. 7 (1), (2017).
  30. Hensling, F. V. E., Xu, C., Gunkel, F., Dittmann, R. Unraveling the enhanced Oxygen Vacancy Formation in Complex Oxides during Annealing and Growth. Sci. Rep. 7, 39953(2017).
  31. Xu, C., Bäumer, C., Heinen, R. A., Hoffmann-Eifert, S., Gunkel, F., Dittmann, R. Disentanglement of growth dynamic and thermodynamic effects in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures. Sci. Rep. 6, 22410(2016).
  32. Breckenfeld, E., et al. Effect of growth induced (non)stoichiometry on interfacial conductance in LaAlO3/SrTiO3. Phys. Rev. Lett. 110 (19), (2013).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

LAO STO LAO
النمو والخصائص الكيميائية الكتروستاتي للمعدن/ﻻلو3/SrTiO3 هيتيروستروكتوريس
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.