Name: Crecimiento epitaxial de perovskita del titanato de estroncio en el germanio a través de deposición de capas atómicas (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Aprende a crecer óxidos de perovskita cristalinos de alta constante dieléctrica sobre germanio mediante deposición de capas atómicas. Este método escalable facilita la integración de óxidos en microelectrónica con bajas densidades de trampas.

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Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias (Premios CMMI-1437050 y DMR-1207342), la Oficina de Investigación Naval (Subvención N00014-10-10489) y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea (Subvención FA9550-14-1-0090).

1. Preparación de Sr y Ti precursores de los experimentos de duración limitada <ol><li> Cargar los Humidificadores, limpios y secos y los nuevos precursores en la antesala de una caja de guantes. Siga el procedimiento de carga de la guantera para asegurar la purga adecuada del aire y la humedad. La transferencia de los materiales en la cámara principal. Nota: Este grupo utiliza Saturadores en-casa construida (ver Figura 3) con los componentes adquiridos comercialmente. Detalles del conjunto de saturación se pueden encontrar en la Lista de reactivos y equipos específicos. </li><li> Almacenar el precursor de estroncio (bis estroncio (Sr) [triisopropylcyclopentadienyl (i Pr 3 Cp) 2]) y el precursor de titanio (tetraisopropóxido de titanio [Ti (O- i Pr) 4], TTIP) en un medio inerte (por ejemplo, una caja de guantes ) después de abrir el envase original proporcionado por el fabricante. Nota: Este grupo utiliza una caja de guantes con un nivel de humedad sin greater de 5 ppm. </li><li> Cargar el precursor en el saturador de tal manera que el precursor ocupa aproximadamente 2/3 de la parte de cristal del saturador (aproximadamente 5 g). </li><li> Volver a montar los Humidificadores y garantizar una buena fuga se logra sello hermético. Nota: Este grupo utiliza conexiones de sellos de juntas de metal para lograr un sellado hermético de fugas. </li><li> Humidificadores de descargar los rellenos de la guantera y conectar los Saturadores llenos hasta el colector de la ALD. Nota: Los precursores cargados se pueden utilizar varias veces durante un período prolongado. Los precursores en el sistema de este grupo generalmente requieren rellenar cada seis meses a medida que se consumen. Sr (i Pr 3 Cp) 2 es un líquido de color marrón en ambos RT y la temperatura de operación para este estudio (130-140 ° C). TTIP es un líquido claro. Cuando TTIP se deteriora, por lo general debido a la humedad y / o la contaminación del aire, el precursor se convertirá en un sólido blanco. No ha habido visiIndicador bla de deterioro precursor para la Sr (i Pr 3 Cp) 2 observado por este grupo. Deterioro precursor Sr se detecta generalmente por una disminución significativa (mayor de 10%) del contenido de Sr en un crecimiento ALD repetible que utiliza Sr (i Pr 3 Cp) 2. </li></ol> 2. Limpieza del Ge (001) de sustrato <ol><li> Colocar un sustrato de Ge (001) (18 mm x 20 mm), lado pulido hacia arriba, en un pequeño vaso de precipitados (25-50 ml). Llenar el vaso de precipitados de aproximadamente 1 cm de altura con acetona. Colocar el vaso en un baño de ultrasonido y someter a ultrasonidos durante 10 minutos. Nota: Este grupo utiliza pulidas 4-en-Ge obleas de una sola cara, cortado en 18 × 20 mm 2 piezas utilizando una sierra de corte en dados. Utilice fuertemente dopado de tipo n Ge si se necesitan medidas eléctricas de la película (este estudio utiliza obleas de Ge dopado con Sb-ρ ≈ 0,04 Ω-cm), de lo contrario todo tipo de nivel de dopaje y dopantes son aceptables. </li><li> Se decanta la mayoría de la acetona en un recipiente de residuos, teniendo cuidado de no derramar o voltear el sustrato de Ge. Enjuagar las paredes del vaso con alcohol isopropílico (IPA) y llene hasta aproximadamente 1 cm de altura. Verter la mayoría de la IPA en un recipiente de residuos, rellenar vaso de precipitados de 1 cm con IPA, y se somete a ultrasonidos durante otros 10 min. </li><li> Repita el paso 2.2, pero reemplace IPA con agua desionizada. </li><li> Retire el sustrato del vaso de precipitados con pinzas. Se seca el sustrato con una pistola de nitrógeno u otro flujo de gas inerte seco. </li><li> Coloque el sustrato en el filtro de UV-ozono y ejecutar el limpiador para 30 min. </li><li> Después de la limpieza UV-ozono, cargar inmediatamente el sustrato en el sistema de vacío. </li></ol> 3. Carga del sustrato de Ge <ol><li> Mover la transferencia de muestras línea portadora-carro en la cerradura de carga. Cierre la válvula de compuerta para aislar el bloqueo de carga. </li><li> Apagar la bomba turbomolecular esclusa de carga y abrir la línea de nitrógeno para purgar el bloqueo de carga. CompletarPaso 3.3 mientras espera que el bloqueo de carga para ventilar por completo. </li><li> Coloque el sustrato, lado pulido que mira hacia abajo, en un soporte de muestra de 20 mm × 20 mm. Nota: Todas las deposiciones se realizan con la muestra que mira hacia abajo. Asegúrese de que el sustrato es al ras con la parte inferior del soporte; de lo contrario experimentos RHEED pueden experimentar dificultad y películas no pueden depositar uniformemente. Un soporte de muestra utiliza este grupo se muestra en la Figura 4. </li><li> Abrir la cerradura de carga después de que haya ventilado completamente. Coloque el soporte de la muestra en una posición de la portadora-carro abierto, alineando las lengüetas del soporte de la muestra con los canales de la posición de carro abierto y bajando en su lugar. </li><li> Cerrar la esclusa de carga y encienda la bomba turbomolecular de bloqueo de carga. Cierre la línea de nitrógeno. </li><li> Esperar hasta que la presión en el bloqueo de carga es de aproximadamente 5,0 × 10 -7 Torr antes de abrir la válvula de compuerta de esclusa de carga y moviendo el carro a través de la línea de transferencia. </li></ol> 4. Ge deoxidization <ol><li> Transferir el sustrato de Ge en la cámara de MBE. </li><li> Rampa de la temperatura del sustrato de Ge a 550 ° C a 20 ° C • min -1 y luego a 700 ° C a 10 ° C • min-1. Después de mantener la muestra a 700 ° C durante 1 hora, enfriar la muestra a 200 ° C con un 30 ° C • min -1 Velocidad de rampa. </li><li> Utilice RHEED confirmar la superficie reconstruida 2 × 1 como se describe en la sección de resultados representativos. 26,39 </li><li> Opcional: Utilice XPS para asegurar que el sustrato de Ge (001) está exento de óxidos (descrito en la Sección 8). </li></ol> 5. Thin Film ALD Crecimiento de STO en Ge Sustrato <ol><li> Ajuste la temperatura del reactor ALD a 225 ºC. </li><li> Sr calor (i Pr 3 Cp) 2 para 130 ° C y TTIP a 40 ° C. Mantener el agua a temperatura ambiente (entre 20 y 25 ° C). Regular el flujo de vapor de agua en el sistema de ALDa través de la válvula de aguja unido al saturador tal que la presión de dosificación de agua es de alrededor de 1 Torr. Mantener temperaturas precursoras constante durante todo el proceso de deposición. </li><li> Transferir la muestra al vacío al reactor ALD que se ha precalentado a 225 ° C y esperar 15 minutos para que la muestra alcance el equilibrio térmico. </li><li> Cambiar el orificio de escape del reactor ALD de la bomba turbomolecular a la bomba mecánica. </li><li> Encienda el controlador de flujo para permitir el flujo de gas inerte (este grupo utiliza argón). Mantener una presión de trabajo de 1 Torr durante todo el proceso de crecimiento. </li><li> Establecer la relación de ciclo de la unidad de Sr a Ti para ser 2: 1. Establecer los ciclos unitarios de Sr y Ti a una dosis de 2 segundos del precursor Sr o Ti, seguido de una purga de argón de 15 segundos, y luego una dosis de 1 seg de agua, seguido de otra purga de argón-15 seg. </li><li> Ajustar el número de ciclos de la unidad para conseguir el espesor deseable. Asegúrese de que la secuencia contiene ALD ciclismotan sólo la repetición de los ciclos de la unidad de Sr o Ti individuales como sea posible. Por ejemplo, un 2: secuencia de ciclismo 3 Sr-a-Ti será lograr mejores resultados cuando se ejecuta como 1-Sr, 1-Ti, seguido de 1-SR, 2-Ti, en lugar de 2-Sr seguido de 3-Ti. Nota: Este grupo utiliza 36 ciclos unitarios para depositar una película de espesor STO-2 nm en Ge. </li><li> Opcional: Utilice XPS para verificar la composición de la película (que se describe en la Sección 8). </li></ol> 6. El recocido de STO de Cine <ol><li> Transferir la muestra depositada en vacío en la cámara de recocido. </li><li> Calentar la muestra a 650 ° C a una velocidad de 20 ° C • min -1 en condiciones de UHV (10 -9-10 -8 Torr). Mantenga la temperatura a 650 ºC durante 5 min, y luego enfriar la muestra a 200 ° C a la misma velocidad. Nota: El uso RHEED para evaluar el resultado de recocido, tal como se describe en la sección Resultados Representante 26,39. </li></ol> 7. FuCrecimiento rther de STO <ol><li> Repita la Sección 5.1 a 5.5. </li><li> Establecer la relación de ciclo de la unidad a entre 1: 1 y 4: 3. Mantener el mismo componente de dosificación / purga dentro de cada ciclo de la unidad. Establecer la secuencia de acuerdo a los principios mencionados en el paso 5.6. </li><li> Ajustar el número de ciclos de la unidad para conseguir el espesor deseado. </li><li> Recocer la película depositada de acuerdo con el Artículo 6 del Protocolo. </li></ol> 8. Las medidas de XPS <ol><li> Cargar la muestra en la cámara de análisis de XPS y encienda la fuente de rayos X. Asegurar que todas las puertas apropiadas / puertas están cerradas para evitar la exposición accidental de rayos X. </li><li> Crear una nueva exploración mediante la selección de los elementos de unión (rangos de energía) para el análisis deseados, o seleccionar un programa de detección previa a la existente. Nota: Los rangos de energía de unión se pueden cambiar manualmente, si es necesario. Fijar otros ajustes, como la energía pase, la energía de excitación, energía etapa, y el tiempo de paso para optimizar la relación señal-ruido, pero siguen siendoconstante a través de todos los análisis elementales para mantener la comparabilidad entre los espectros elemental. La Tabla 1 muestra los valores de escaneo utilizados por este grupo. </li><li> Compruebe si cualquier carga se está produciendo en el sustrato mediante la observación de la energía de enlace del pico de un elemento conocido, tal como O 1s a 531 eV. Nota: La carga se produce si el pico se ha desplazado de su valor conocido. </li><li> Insertar un cañón de proyección en la cámara de XPS y encender el cañón de proyección si se está produciendo de carga. Ajustar la salida de energía del cañón de proyección y la distancia de la muestra de modo que el pico elegido se desplaza de nuevo a su energía de enlace correcto. </li><li> Manipular la posición de fase para maximizar el área observada bajo el pico de un elemento conocido (típicamente el O 1 s pico a 531 eV). </li><li> Ejecutar el análisis de XPS y recoger los datos. </li><li> Apagar la fuente de rayos X y extraer la muestra desde el XPS. </li></ol>

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</ol>

Los autores no tienen intereses en competencia de interés económico alguno.

La limpieza del sustrato de Ge es la clave del éxito cuando se cultiva la epitaxial perovskita usando la ALD. La cantidad de tiempo que un sustrato de Ge pasa entre el desengrasado y la desoxidación, y la cantidad de tiempo entre la desoxidación y la deposición de STO, debe mantenerse en un mínimo. Las muestras están siendo objeto de exposición a los contaminantes, incluso en el entorno de UHV. La exposición prolongada puede conducir a re-deposición de carbono accidental o reoxidación Ge, lo que resulta en un crecimient...

materiales de perovskita son cada vez más atractivos debido a su estructura cúbica o pseudocúbico altamente simétrica y miríada de propiedades. Estos materiales, con la fórmula general ABO 3, constan de átomos de una manera coordinada con 12 átomos de oxígeno y átomos de B coordinados con seis átomos de oxígeno. Debido a su estructura simple, pero amplia gama de elementos potenciales, los materiales de perovskita proporcionan candidatos ideales para los dispositivos de heteroestructura. Heteroestructuras de óxido Epitaxial cuentan ferromagnético, 1-3 contra / ferroeléctrico, 4 multiferroico, 5-8 superconductor, 7 -. 12 y funcionalidades magnetorresistivos 13,14 Muchas de estas propiedades electrónicas deseables son interfacial y dependen, pues, en las transiciones limpias, bruscos entre materiales. Las constantes de estructura de celosía y casi idénticas compartidas entre los miembros de la familia de la perovskita permiten una excelente lattice juego y, por lo tanto, las interfaces de alta calidad. Fácilmente-celosía adaptados entre sí, así como algunos semiconductores, óxidos tipo perovskita ahora están siendo convertidas en productos electrónicos de metal-óxido-semiconductor de próxima generación. Integración monolítica de óxidos cristalinos con silicio, demostró por primera vez con el titanato de estroncio perovskita, SrTiO3 (STO), por McKee y sus colegas, el 15 fue un monumental paso hacia la realización de los dispositivos electrónicos con la incorporación de perovskita-semiconductor. Epitaxia de haces moleculares (MBE) es la técnica principal para el crecimiento epitaxial de óxidos de silicio debido a la crecimiento de la capa por capa, así como la presión parcial de oxígeno sintonizable necesario para controlar la formación amorfa, interfacial SiO 2 16 -. 19 crecimiento MBE Típica de STO en Si (001) se consigue mediante la desoxidación-Sr asistida de SiO 2. En las condiciones de ultra alto vacío (UHV), SrO es volátil y subJect a la evaporación térmica. Desde SrO es termodinámicamente preferido sobre metal de estroncio y SiO 2, la deposición de Sr neutraliza el oxígeno de la capa de SiO 2 y el SrO resultante se evapora de la superficie. Durante este proceso, la superficie de silicio experimenta una reconstrucción 2 × 1 en la superficie que forma filas de átomos de silicio dimerizados. Convenientemente, ½ monocapa (ML) de cobertura de los átomos de Sr en la superficie reconstruida llena los vacíos creados por estas filas dímero. 20 La cobertura ½ ML proporciona una capa protectora que, con un control cuidadoso de la presión de oxígeno, puede prevenir o controlar interfacial SiO 2 formación durante el crecimiento de óxido posterior 21 -. 23 en el caso de STO (y perovskitas con partido enrejado similar), la celosía resultante se hace girar 45 ° en el plano de tal manera que (001) STO ‖ (001) de Si y (100) STO ‖ (110) Si, permitiendo registro entre el Si (3,84Un enlace Si-Si la distancia) y STO (a = 3.905 Å) con sólo una ligera tensión de compresión en el STO. Este registro es necesario para las interfaces de alta calidad y las propiedades deseadas que poseen. Silicio se convirtió industrialmente importante debido a la alta calidad de su óxido interfacial, pero SiO2 uso se está eliminando de materiales capaces de un rendimiento equivalente tamaños de las características más pequeñas. SiO2 experiencias corrientes de fuga elevadas cuando ultrafino y esto disminuye el rendimiento del dispositivo. La demanda de tamaños de las características más pequeñas podría responder a las películas de óxido de perovskita con altas constantes dieléctricas, k, que proporcionan un rendimiento equivalente a SiO2 y son físicamente más gruesa que SiO2 por el factor k /3.9. Por otra parte, los semiconductores alternativos, como el germanio, ofrecer potencial para el funcionamiento del dispositivo más rápido debido a los mayores movilidades de electrones y huecos que el silicio. 24,25 Germanio también tiene una interfóxido de acial, GeO 2, pero a diferencia de SiO 2, es inestable y está sujeto a la desoxidación térmica. Por lo tanto, 2 × 1 reconstrucción es alcanzable por recocido térmico sencillo bajo UHV, y una capa protectora Sr es necesario para prevenir el crecimiento de óxido interfacial durante la deposición de perovskita. 26 A pesar de la aparente facilidad de crecimiento ofrecido por MBE, la deposición de capa atómica (ALD) proporciona un método eficaz más escalable y el costo de MBE para la producción comercial de materiales de óxido. 27,28 ALD emplea dosis de precursores gaseosos al sustrato que son auto limitante en su reacción con la superficie del sustrato. Por lo tanto, en un proceso ALD ideales, hasta una capa atómica se deposita para cualquier precursor dado ciclo y continuó la dosificación del mismo precursor de dosificación no se deposite material adicional sobre la superficie. Funcionalidad reactiva se restaura con un co-reactante, a menudo un precursor oxidativo o reductora (por ejemplo,, Agua o amoniaco). El trabajo previo ha demostrado el crecimiento ALD de varias películas de perovskita, como anatasa TiO 2, SrTiO 3, BaTiO3, y LaAlO3, sobre Si (001) que se había tamponado con STO gruesa de células de cuatro unidades crecido a través de MBE. 29 - 34 en el crecimiento puramente MBE de óxidos cristalinos, ½ cobertura monocapa de Sr en limpio Si (001) es suficiente para proporcionar una barrera contra la formación de SiO 2 bajo las presiones propias de la técnica (~ 10 -7 Torr). Sin embargo, bajo las presiones de operación típicas de ALD ~ 1 Torr, el trabajo previo ha demostrado que cuatro celdas unitarias de STO es necesario para evitar la oxidación de la superficie de Si. 29 El procedimiento detallado aquí utiliza la inestabilidad de GeO2 y logra la integración monolítica de STO de germanio a través de la ALD y sin la necesidad de una capa amortiguadora MBE-crecido. 26 Por otra parte, la distancia interatómica Ge Ge-(3.992 Å) en su (100) de superficie permite un registro epitaxial análoga con STO que se observa con Si (001). Aunque el procedimiento que aquí se presenta es específico de STO en Ge, ligeras modificaciones puede permitir la integración monolítica de una variedad de películas de perovskita en germanio. De hecho, se ha informado de crecimiento ALD directa de SrHfO cristalina 3 y BaTiO3 películas de Ge. 35,36 posibilidades adicionales incluyen el potencial de óxido de puerta, SrZr x Ti 1-x O 3. 37 Por último, sobre la base de estudios previos de crecimiento perovskita ALD en una película STO celular de cuatro unidades de Si (001) de 29 - 34 sugiere que cualquier película que podría ser cultivado en la plataforma / Si STO podría ser cultivado en una película de tampón STO ALD-crecido en Ge, como LaAlO3 y LaCoO . 3 32,38 La multitud de propiedades disponibles para heteroestructuras de óxido y notable similitud entre los óxidos de tipo perovskita sugieren que este procedimiento podría ser utilizado to Estudio anteriormente combinaciones de crecimiento difícil o imposible con tal técnica viable industrialmente. La figura 1 representa el esquema del sistema de vacío, que abarca ALD, MBE, y las cámaras de análisis conectados por una línea de transferencia 12 pies. Las muestras se pueden transferir a vacío entre cada cámara. La presión de la línea de base de la línea de transferencia se mantiene a aproximadamente 1,0 x 10 -9 Torr por tres bombas de iones. El sistema comercial ultravioleta y de rayos X espectroscopia de fotoelectrones de ángulo resuelto (XPS) se mantiene con una bomba de iones de manera que la presión en la cámara de análisis se mantiene a aproximadamente 1,0 × 10 -9 Torr. El reactor ALD es una cámara de acero inoxidable a la medida rectangular con un volumen de 460 cm 3 y la longitud de 20 cm. Un esquema del reactor ALD se muestra en la Figura 2. El reactor es una pared caliente, reactor continuo de tipo de flujo transversal.Las muestras colocadas en el reactor tienen un espacio libre de 1,7 cm entre la superficie superior del sustrato y el techo de la cámara y 1,9 cm entre la parte inferior del sustrato y el suelo de la cámara. Una cinta de calefacción, alimentado por una fuente de alimentación dedicada, se envuelve alrededor de la cámara desde la entrada hasta aproximadamente 2 cm más allá de la lumbrera de escape y proporciona control de la temperatura de las paredes del reactor. Un controlador de temperatura ajusta la potencia de entrada a la cinta de calentamiento de acuerdo con una medición de la temperatura tomada por un par térmico situado entre la cinta de calentamiento y la pared de reactor exterior. El reactor está entonces completamente envuelto con tres cintas de calentamiento adicionales de potencia constante proporcionada por un variac, y una capa final de lana de fibra de vidrio con revestimiento de papel de aluminio proporciona aislamiento para promover un calentamiento uniforme. La potencia de salida del variac se ajusta de modo que la temperatura de marcha en vacío (con la alimentación dedicada de alimentación está apagado) del reactor es de aproximadamente 175 ° C. El reactor es pasvamente enfría a través del aire ambiente. La temperatura del sustrato se calcula usando la ecuación lineal de ajuste (1), donde T s (° C) es la temperatura del sustrato y T c (° C) es la temperatura de la pared del reactor, obtiene midiendo directamente un sustrato equipado con un termopar. Existe un perfil de temperatura a lo largo de la dirección de flujo de la cámara debido a la válvula de compuerta frío que conecta el reactor a la línea de transferencia; el perfil de temperatura perpendicular a la dirección de flujo es despreciable. El perfil de temperatura provoca una deposición Sr más rico en el borde delantero de la muestra, pero la variación composición a lo largo de la muestra es pequeño (menos de un 5% de diferencia entre los bordes delantero y trasero de la muestra) de acuerdo con XPS. 31 Los gases de escape de la reactor está conectado a una bomba turbomolecular y una bomba mecánica. Durante el proceso de ALD, el reactor se bombea por la bomba mecánica para mantener la presión en torno a 1 Torr. De lo contrario, la REACTOr la presión se mantiene por debajo de 2,0 x 10 -6 Torr por la bomba turbomolecular. (1) T s = c + 3,4 0.977T La cámara de MBE se mantiene a una presión de línea de base de aproximadamente 2,0 × 10 -9 Torr o inferior por una bomba criogénica. La presión parcial de varias especies en la cámara de MBE se controla mediante un analizador de gas residual. La presión de fondo de H 2 es de alrededor de 1,0 × 10 -9 Torr, mientras que los de O 2, CO, N 2, CO 2 y H 2 O, están a menos de 1,0 × 10 -10 Torr. Además, la cámara de MBE también está equipado con seis células de efusión, un evaporador de cuatro bolsillo haz de electrones, una fuente de plasma de nitrógeno atómico y una fuente de plasma de oxígeno atómico con válvula de fuga piezoeléctrico de alta precisión, y una difracción de electrones de alta energía de reflexión (RHEED ) sistema de tiempo real en las observaciones de crecimiento y cristalización in situ. El SAMmanipulador PLE permite que el sustrato se calienta hasta 1000 ° C usando un calentador de carburo de silicio resistente al oxígeno.

<table><tbody>Bomba criogénica <tr><td>MBE</td><td>DCA</td><td>M600</td><td></td></tr><tr><td>para MBE</td><td>Brooks Automation, Inc.</td><td>Analizador de gases residuales 8 integrado</td><td></td></tr><tr><td>para MBE</td><td>Extorr, Inc.</td><td>XT200M</td><td></td></tr><tr><td>Cámara de reacción ALD</td><td>Huntington Mechanical Laboratories Fabricado</td><td></td><td>a medida, de pared caliente, de acero inoxidable, rectangular (~20&nbsp; cm de largo, 460 cm3)</td></tr><tr><td>ALD Saturador</td><td>Swagelok/Larson Electronic Glass</td><td>Ver comentarios</td><td>Construido a medida a partir de piezas suministradas por Swagelok y Larson Electronic Glass. El saturador está hecho de acero inoxidable 316 y Pyrex. Todas las piezas están conectadas a través de soldadura a tope. Números de catálogo Swagelok: SS-4-VCR-7-8VCRF, SS-4-VCR-1, SS-8-VCR-1-03816, SS-8-VCR-3-8MTW, 316L-12TB7-6-8, SS-8-VCR-9, SS-4-VCR-3-4MTW, SS-T2-S-028-20. Número de catálogo de Larson Electronic Glass: SP-075-T.</td></tr><tr><td>Válvulas manuales para saturadores</td><td>Swagelok</td><td>SS-DLVCR4-P y 6LVV-DPFR4-P</td><td>Ambas válvulas de diafragma son utilizadas indistintamente por este grupo. Los conectores específicos (VCR macho/hembra/etc.) a utilizar dependerán del diseño real del sistema.</td></tr><tr><td>Válvulas ALD</td><td>Swagelok</td><td>6LVV-ALD3TC333P-CV</td><td></td></tr><tr><td>Tubo del sistema ALD</td><td>Swagelok</td><td></td><td>316L Tubos de varios tamaños. Este grupo utiliza un diámetro interior de 1/4"</td></tr> <tr><td>ALD</td> fuente de alimentación <td>AMETEK Programmable Power, Inc.</td><td>Controlador de temperatura Sorensen DCS80-13E</td><td></td></tr><tr><td>ALD</td><td>Schneider Electric</td><td>Eurotherm 818P4</td><td></td></tr><tr><td>Controlador de válvulas ALD &nbsp;</td><td>Programa LabView de National Instruments</td><td></td><td>desarrollado dentro del grupo</td></tr><tr><td>XPS</td><td>VG Scienta</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RHEED</td><td>Staib Instruments</td><td>CB801420</td><td>18 keV con un ángulo de incidencia de ~3&°</td></tr><tr><td>Sistema de análisis RHEED</td><td>K-Space Associates</td> Sistema digital de ozono <td>UV kSA 400</td><td></td></tr><tr>Sistema<td>de</td> eliminación de ozono <td>Novascan</td><td>PSD-UV 6</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Novascan</td><td>PSD-UV OES-1000D</td><td></td></tr><tr><td>Tetraisopropóxido de titanio (TTIP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>87560</td><td>Inflamable en fase líquida y vapor &nbsp; &nbsp;</td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td>Estroncio bis(triisopropilciclopentadienil)</td><td>Air Liquide</td><td>HyperSr</td><td>Ligeramente reactivo al aire y al agua. Puede encontrar más información proporcionada por Air Liquide en https://www.airliquide.de/inc/dokument.php/standard/1148/airliquide-hypersr-datasheet.pdf</td></tr><tr><td>oblea Ge (001)</td><td>MTI Corporation</td><td>GESBA100D05C1</td><td>4", oblea dopada Sb pulida a una cara con &rho; &asymp; 0.04 &Omega;-cm</td></tr><tr><td>Argón (UHP)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agua</td><td></td><td></td> Desionizada <td>18.2 M&Omega;-cm</td></tr></tbody></table>

crecimiento epitaxial de perovskita del titanato de estroncio en el germanio a través de deposición de capas atómicas

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

La deposición de capas atómicas (ALD) es un método de deposición utilizado comercialmente para materiales electrónicos. El crecimiento de ALD de películas delgadas ofrece control de espesor y conformidad al aprovechar las reacciones autolimitadas entre los precursores de la fase de vapor y la película en crecimiento. Los óxidos de perovskita presentan potencial para los materiales electrónicos de próxima generación, pero hasta la fecha se han depositado principalmente por métodos físicos. Este trabajo describe un método para depositar SrTiO3 (STO) en germanio usando ALD. El germanio tiene movilidades portadoras más altas que el silicio y, por lo tanto, ofrece un material semiconductor alternativo con un funcionamiento más rápido del dispositivo. Este método aprovecha la inestabilidad del óxido nativo del germanio mediante el uso de la desoxidación térmica para limpiar y reconstruir la superficie de Ge (001) a la estructura 2×1. A continuación, el STO amorfo de 2 nm de espesor es depositado por ALD. La película STO se recoce bajo un vacío ultra alto y se cristaliza en la superficie de Ge reconstruida. La difracción de electrones de alta energía por reflexión (RHEED) se utiliza durante este paso de recocido para monitorear la cristalización de STO. La capa delgada y cristalina de STO actúa como una plantilla para el crecimiento subsiguiente de STO que es cristalino tal como crece, como lo confirma RHEED. in situ La espectroscopia de fotoelectrones de rayos X se utiliza para verificar la estequiometría de la película antes y después de la etapa de recocido, así como después del crecimiento posterior de STO. Este procedimiento proporciona un marco para que los óxidos de perovskita adicionales se depositen en los semiconductores a través de métodos químicos, además de la integración de heteroestructuras más sofisticadas que ya se pueden lograr mediante métodos físicos.

Las figuras 5 y 6 muestran los espectros de fotoelectrones de rayos X típico e imágenes RHEED de un sustrato de Ge limpiado y desoxidado. Un sustrato de Ge-desoxidado con éxito se caracteriza por su &quot;cara sonriente&quot; 2 × 1 reconstruida patrón RHEED. 26,39 Además, las líneas Kikuchi también se observan en las imágenes RHEED, que indican la limpieza y el orden de largo alcance de la muestra. 40 la nitidez y la intensidad del ...

Este trabajo detalla los procedimientos para el crecimiento y caracterización de SrTiO cristalina 3 directamente sobre sustratos de germanio por deposición de capas atómicas. El procedimiento ilustra la capacidad de un método de crecimiento de todos los productos químicos para integrar óxidos monolíticamente en semiconductores para dispositivos semiconductores de óxido de metal.

Crecimiento epitaxial de perovskita del titanato de estroncio en el germanio a través de deposición de capas atómicas

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

El objetivo general de este procedimiento es cultivar óxidos perovskitas cristalinos con una constante dieléctrica alta mediante un proceso escalable para que funcionen como gadoxidos directamente sobre germanio, una plataforma futura para microelectrónica. Este método puede responder preguntas clave en el campo de la microelectrónica: ¿pueden los óxidos cristalinos que se unen a través de la interfaz producir películas con densidades de trampas y estados de interfaz extremadamente bajos? La principal ventaja de esta técnica es que es fácil de implementar en un entorno de fabricación y debería ser fácilmente extensible a arquitecturas de dispositivos tridimensionales.Generalmente, las personas nuevas en este método tendrán dificultades debido a la falta de experiencia en el manejo de los precursores y al ajuste del cronograma necesario para establecer los pasos adecuados para su hardware particular en el reactor. Tuvimos la idea inicial de este método cuando colaboradores crecieron perovskitas directamente sobre geranio utilizando epitaxia por haces moleculares, y pensamos en adaptar su proceso a la deposición atómica en capas. La demostración visual de este método es fundamental p

epitaxial-growth-perovskite-strontium-titanate-on-germanium-via

Research

Investigación

JoVE Journal

Chemistry

Química

Se describe el uso de la deposición de láser pulsado (PLD), técnicas de fotolitografía y de alambre de unión para crear escala óxidos complejos dispositivos micrométricos. El PLD se utiliza para crecer películas delgadas epitaxiales. Técnicas de fotolitografía y el alambre de unión se introducen para crear dispositivos prácticos para efectos de su valoración.

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