Atomar definierte Vorlagen Epitaxieausrüstung komplexer Oxide Thin Films

Verschiedene Verfahren werden beschrieben, um atomar definierten Vorlagen Epitaxieausrüstung komplexer Oxiddünnschichten vorzubereiten. Chemische Behandlungen von einkristallinen SrTiO ₃ (001) und DyScO ₃ (110) Substrate wurden durchgeführt, um atomar glatte, Einzelterminierten Oberflächen zu erhalten. Ca ₂ Nb ₃ O ₁₀ ^- Nanoschichten wurden verwendet, um atomar definierten Vorlagen auf beliebigen Substraten zu schaffen.

Das übergeordnete Ziel der folgenden Versuche ist es, anatomisch definierte Templates für das epit-taxale Wachstum komplexer oxidischer Dünnschichten zu erstellen. Der erste Ansatz, um dies zu erreichen, ist die chemische Behandlung von einkristallinem Strontium, Titanat und DYS. Profis scannen datierte Substrate, um atomar glatte, einfach terminierte Oberflächen zu erhalten.

Ein zweiter Ansatz besteht darin, eine Schicht aus Nanoblättern auf beliebigen Substraten durch Schmalz-Lodge- oder LB-Abscheidung abzuscheiden, um eine Keimschicht für das nachfolgende Filmwachstum zu erzeugen. Die Ergebnisse zeigen, dass epit Taxal-Filme auf den resultierenden Templates gezüchtet werden können, wie man bei der Rasterkraftmikroskopie und der Elektronenrückstreubeugung sehen kann. Bei der Verwendung von Perskyoxidsubstraten wird eine einflächige Terminierung bevorzugt, um qualitativ hochwertige Architekturfolien zu erhalten.

Der Hauptvorteil der Verwendung von Nanoblättern gegenüber anderen bestehenden Verfahren besteht darin, dass relativ teure und größenbegrenzte einkristalline Substrate durch praktisch jedes Substratmaterial ersetzt werden können. Erste eingetauchte Dispergierung. Scannen Sie acht Substrate in einem mit Aceton gefüllten Becherglas und legen Sie es für 10 Minuten in ein Ultraschallbad. Nachdem Sie diesen Schritt mit Ethanol wiederholt haben, verwenden Sie eine Stickstoffpistole, um die Substrate zu trocknen, indem Sie die Ethanoltropfen von der Oberfläche blasen.

Überprüfen Sie die Oberfläche jedes Substrats mit einem Lichtmikroskop. Entfernen Sie alle Partikelreste, indem Sie das Substrat vorsichtig auf einem mit Ethanol getränkten Linsengewebe reiben und die Probe mit einer Stickstoffpistole trocknen. Wiederholen Sie die vorherigen Schritte, bis mit dem Mikroskop keine Partikel mehr sichtbar sind.

Anschließend werden die Substrate vier Stunden lang bei 1000 Grad in einer Sauerstoffatmosphäre aneelt. Wenn Sie fertig sind, tauchen Sie den Ane spross scan acht Substrate mit einem Teflonhalter in ein Becherglas mit deionisiertem Wasser. Legen Sie dann das Becherglas für 30 Minuten in ein Ultraschallbad.

Übertragen Sie den Teflonhalter, der die Substrate aus dem Becherglas mit dem entionisierten Wasser trägt, in ein Becherglas, das gepufferten Fluorwasserstoff enthält. Nachdem Sie das Becherglas 30 Sekunden lang in ein Ultraschallbad gelegt haben, übertragen Sie den Teflonhalter in ein fluorwasserstoffbeständiges Becherglas mit deionisiertem Wasser und tauchen Sie es 20 Sekunden lang ein, wobei Sie den Halter vorsichtig auf und ab bewegen. Nachdem der vorherige Schritt in zwei anderen, mit Wasser gefüllten Bechern wiederholt wurde, belassen Sie den Halter mit Substraten in einem ethanolhaltigen Becherglas.

Nachdem die gesamte gepufferte, fluoridhaltige Flüssigkeit entsorgt wurde, trocknen Sie die Substrate mit einer Stickstoffpistole. Überprüfen Sie die Oberfläche mit einem optischen Mikroskop und wiederholen Sie den Reinigungsschritt, wenn Schmutz sichtbar ist. Nachdem Sie ein Becherglas mit 12 molaren Natriumhydroxid gefüllt haben, tauchen Sie die Substrate mit einem Teflonhalter ein und legen Sie das Becherglas für 30 Minuten in ein Ultraschallbad.

Nach dem Eintauchen in ein molares Natriumhydroxid werden die Substrate durch anschließendes Eintauchen in drei Bechergläser mit Wasser und schließlich in ein Becherglas mit Ethanol gespült. Trocknen Sie dann die Substrate mit einer Stickstoffpistole. Überprüfen Sie die Oberfläche mit einem optischen Mikroskop und reinigen Sie sie gegebenenfalls mit dem zuvor beschriebenen Verfahren nach der Vorbereitung von Calcium-Ei-Nanoblättern.

Reinigen Sie die Willy-Platte, indem Sie sie mit entionisiertem Wasser abspülen. Reinigen Sie dann die Platte mit Sauerstoffplasma bei hoher Energie für mindestens drei Minuten für jede Seite. Lagern Sie die Willy-Platte unmittelbar danach in entionisiertem Wasser.

Reinigen Sie anschließend den LB-Trog in den beiden Barrieren, indem Sie ihn mit entionisiertem Wasser spülen und mit Ethanol bestreichen. Nach dem Spülen mit entionisiertem Wasser den Trog erneut in zwei Barrieren mit Stickstoffgas trocknen, eine Anlage in eine Box stellen, die während der Abscheidung zum Schutz vor strömender Luft und Staub geschlossen werden kann, und auf einen Vibrationstisch stellen. Anschließend werden 50 Milliliter aus dem oberen Teil einer frischen Nanoblatt-Dispersion mit einer Spritze entnommen und langsam in den Trog gegeben, während die Dispersion ruhen gelassen wird.

Reinigen Sie 15 Minuten lang ein beliebiges Substrat, das mit wässrigen Lösungen kompatibel ist. Wenn Sie fertig sind, befestigen Sie das Substrat an der Halterung des LB-Setups und geben Sie ihm einen letzten Schlag. Platzieren Sie den Halter mit Stickstoffgas in der LB-Aufstellung.

Tauchen Sie dann die Weidenplatte in den Trog und befestigen Sie sie vorsichtig an der Quelle. Entfernen Sie mit einem Blatt Papier Tröpfchen vom Draht der Platte. Senken Sie das Substrat ab, bis es die Oberfläche der Nanoblatt-Dispersion berührt.

Stellen Sie dann die Höhe in der Software auf Null ein, senken Sie das Substrat weiter bis zur gewünschten Tiefe ab und achten Sie darauf, dass der Substrathalter die Dispersion des Nana-Blattes nicht berührt. Stellen Sie anschließend die Flächenpressung in der Software auf Null und lassen Sie die Dispersion 15 Minuten ruhen. Nachdem Sie die Oberflächenpressung in der Software wieder auf Null gesetzt haben, starten Sie die erste Stufe der Abscheidung, indem Sie die Barrieren mit einer Geschwindigkeit von drei Millimetern pro Minute bewegen, um die Oberfläche langsam zu komprimieren, die Entwicklung des Oberflächendrucks und der Oberfläche zu überwachen und zu warten, bis sich der Druckanstieg deutlich verlangsamt und der Druck sich seinem Maximum nähert.

Geben Sie den erreichten Wert als Zieldruck ein und stellen Sie die Löffelhöhe auf den tatsächlichen Wert ein. Anschließend wird die zweite Stufe der Abscheidung gestartet, indem das Substrat mit einer Geschwindigkeit von einem Millimeter pro Minute aus der Dispersion genommen wird. Überwachen Sie die Flächenpressung.

Entfernen Sie die Willy-Platte, wenn die Abscheidung nach dem Spülen abgeschlossen ist, und lagern Sie sie in entionisiertem Wasser. Entfernen Sie schließlich das Substrat, nachdem es völlig unterschiedliche Abgänge von Analdys getrocknet hat. Vorteile: Scandiumoxid-Substrate sind ebenso zu sehen wie die Morphologie, die für einterminierte Substrate erwartet wird.

Eine höhere Oberflächenrauheit sowohl in Höhen- als auch in Phasenbildern im Vergleich zu einfach terminierten Oberflächen ist ein Hinweis auf das Vorhandensein beider Anschlüsse. Die in chemisch behandelten Strontiumtitanat-Substraten knieten Substrate haben gut definierte Terrassen. Mit der Rasterkraftmikroskopie können nur Höhenunterschiede der Einheitszelle gemessen werden, die auf eine einzelne abgeschlossene Oberfläche hinweisen.

Der ultimative Test für den Erfolg einer chemischen Behandlung ist die Qualität der Folie, die auf dem Substrat ächzt. Danach wächst Strontiumurinat gut auf einendigen Substraten. Kleinere unsichtbare Bereiche der zweiten Abschlussbereiche können einen dramatischen Einfluss auf die Filmqualität haben.

Die Oberflächen einer Monoschicht aus Nanoblättern sind glatt, und die hohen Unterschiede zu benachbarten Lücken nähern sich der kristallographischen Dicke von Kalzium-Eizellschichten in ihrer Ausgangsverbindung. Solche Monoschichten ermöglichen ein anschließendes gleichmäßiges Folienwachstum. Eine Monoschicht aus Nanoblättern ist vollständig in der Richtung außerhalb der Ebene orientiert, aber als zufällige, in glatter Ausrichtung werden aufgrund der zufälligen Anordnung von Nanoblättern auch darauf gewachsene Schichten texturiert.

In diesem Video sehen Sie zwei Ansätze zur Vorbereitung anatomisch definierter Schablonen für das architektonische Wachstum komplexer Oxid-Dünnschichten. Bei beiden Verfahren ist es wichtig, sauber und präzise zu arbeiten. Kleine Verunreinigungen können das gesamte Experiment ruinieren.