Fabricamos metal/LaAlO3/SrTiO3 heteroestructuras mediante una combinación de láser pulsado y en situ de magnetrón sputtering. A través de magnetotransport y en situ radiografía fotoelectrón espectroscopia experimentos, investigamos la relación entre los fenómenos electrostáticos y química del gas de electrones bidimensional casi formado en este sistema.
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Artículo de método
Crecimiento y propiedades electrostáticas químico de Metal/LaAlO3/SrTiO3 heteroestructuras
En este artículo
Resumen
Resumen
El sistema del electrón cuasi 2D (q2DES) que se forma en el interfaz entre LaAlO3 (LAO) y SrTiO3 (STO) ha atraído mucha atención de la comunidad electrónica de óxido. Una de sus características de sello distintivo es la existencia de espesor crítico LAO de unidad 4-células (uc) para conductividad interfacial a emerger. Aunque se han propuesto mecanismos electrostáticos en el pasado para describir la existencia de este espesor crítico, la importancia de los defectos químicos se ha acentuado recientemente. Aquí, describimos el crecimiento de metal/LAO/STO heteroestructuras en un ultra alto (UHV) clúster sistema del vacío combinando deposición láser pulsado (a crecer al LAO), magnetrón sputtering (para hacer crecer el metal) y espectroscopía de fotoelectrones de rayos x (XPS). Se estudian paso a paso la formación y evolución de la q2DES y las interacciones químicas que se producen entre el metal y el LAO/STO. Además, experimentos de magnetotransport aclarar en el transporte y propiedades electrónicas de la q2DES. Este trabajo sistemático no sólo muestra una forma de estudiar la interacción electrostática y química entre el q2DES y su entorno, pero también abre la posibilidad de capas que capsula multifuncional de par con la rica física observada en dos dimensiones sistemas de electrones, permitiendo la fabricación de nuevos tipos de dispositivos.
Introducción
Sistemas cuasi electrón 2D (q2DES) se han utilizado como un parque infantil para estudiar multitud de baja dimensión y fenómenos cuánticos. Se han creado a partir del libro seminal en el sistema LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO)1, una explosión de los diferentes sistemas que albergan nuevas fases electrónicas interfaciales. Combinando diferentes materiales condujo al descubrimiento de q2DESs con propiedades adicionales, como giro armonioso campo eléctrico polarización2, electrones extremadamente altas movilidades3 o fenómenos ferroelectricidad-juntado4. Aunque u....
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Protocolo
Nota: Los 5 pasos descritos en este protocolo pueden hizo una pausa y reiniciar en cualquier momento, con la única condición que la muestra se mantiene en alto vacío en el paso 3.4 a 5.
1. STO(001) terminación de sustrato:
- Un limpiador ultrasónico (con un transductor de 40 kHz) se llenan de agua y calentar a 60 ° C. Llene un vaso de precipitados de vidrio borosilicato con acetona. Independiente del tamaño del vaso, asegúrese de llenar al menos el 20% de su volumen máximo, para asegurar que los sustratos estén bien sumergidos.
- Lugar fuera del caja terminada en mezcla solo-lado pulido (001)-orientado a STO s....
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Resultados
El sistema completo experimental utilizado para el crecimiento y caracterización se muestra en la figura 2. Tener diferentes configuraciones conectadas en UHV a través de una cámara de distribución se recomienda para asegurarse de que la superficie de la muestra después de cada proceso de crecimiento se mantiene prístina. El PLD cámara (figura 3), (figura 7) de la farfulla del magnetrón y cámara de X.......
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Discusión
Durante la terminación del sustrato, uno debe ser extremadamente cuidadoso con el tiempo sumergir en solución de HF. Observamos etched bajo y sobre superficies diferentes a sólo 5 s con respecto a la receta original. Además, se observó una dependencia entre el tamaño de paso de sustrato y sumergirse a tiempo. Para los tamaños de paso más pequeño (menos de 100 nm) sumergirse 30 s podría conducir a exceso de la aguafuerte, aunque luego el procedimiento de recocido puede ser suficiente para reconstruir correctamente la supe.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo recibió apoyo de la ERC Consolidator Grant #615759 "Menta", la región de Île-de-France Oxymore"DIM" (proyecto "NEIMO") y el proyecto "NOMILOPS" de la ANR. H.N. fue apoyado en parte por el programa de núcleo a núcleo de EPSRC-JSP, JSP subvenciones para la investigación científica (B) (#15 H 03548). A.S. fue apoyada por la Deutsche Forschungsgemeinschaft (HO 53461-1; beca postdoctoral a A.S.). D.C.V. gracias el Ministerio de educación superior y la investigación y el CNRS francés para la financiación de su tesis doctoral. J.S. agradece a la Universidad de París-Saclay (programa D'Alembert) y el CNRS para financiar su estancia en el CNRS/Thales.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Deposición láser pulsada | Estación | de trabajo SURFACE PLD + sistema | |
| KrF Láser de excímero | coherente | Compex Pro 201F | |
| Difracción de electrones de alta energía por reflexión (cañón de electrones) | R-Dec Co., Ltd. | RDA-003G | Distribuido en Europa por SURFACE. |
| Difracción de electrones de alta energía por reflexión (cámara CCD) | k-Space Associates, Inc. | kSA 400 | |
| Atenuador de haz láser variable | Metrolux | ML 2100 | |
| Sensor láser excímero | coherente | J-50MUV-248 | |
| LaAlO3 | objetivo CrysTec | Objetivo monocristalino | |
| SrTiO3 | subtrata CrysTec | Varios tamaños diferentes. Posibilidad de pedir la rescisión de TiO2. | |
| Ácido HF tamponado | Technic | BOE 7:1 | ácido fluorhídrico tamponado = BOE 7:1 (HF : NH4F = 12,5 : 87,5%) en Calidad VLSI. |
| Pasta de plata | DuPont | 4929N | Compuesto de plata conductora. |
| Limpiador ultrasónico | Bransonic | 12 | Limpieza ultrasónica |
| Horno tubular | AET Technologies | Horno | |
| Vaso de vidrio de borosilicato | VWR | 213-1128 | Vaso |
| precipitados de PTFE | inoxidable Dynalon | Vaso de precipitados | |
| Soporte de sustrato "dipper" | Eberlé | Balde hecho a medida | |
| Magnetron Sputtering | PLASSYS | Sistema de pulverización catódica | de 5 cámaras para objetivos. |
| El metal apunta a | Neyco S.A. | Pureza > 99.9% | |
| Sistema de espectroscopia de fotoelectrones de rayos X | Omicron | Sistema | |
| Fuente de rayos X | Omicron | DAR 400 | Fuente de rayos X de ánodo doble. |
| Analizador de energía | Omicron | EA 125 | |
| Microscopía de fuerza atómica | Bruker | Innova AFM | |
| Sondas de microscopía de fuerza atómica | Olympus | OMCL-AC160TS-R3 | Micro voladizos |
| Unión de cables | Kulicke & Imán Soffa | 4523AD | |
| PPMS | Quantum Design | PPMS Dynacool | 9T. |
Referencias
- Ohtomo, A., Hwang, H. Y. A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Nature. 427, 423-426 (2004).
- Stornaiuolo, D., et al. Tunable spin polarization and superconductivity in engineered oxide interfaces. Nat. Mater. 15 (....
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