Name: Fabrication doxydes complexes spatialement confinés (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Apprenez à fabriquer des films minces d'oxydes complexes confinés spatialement pour mesurer le transport électronique. Cette méthode utilise le dépôt laser pulsé et la photolithographie pour créer des dispositifs de mesure précis.

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Cet effort a été entièrement pris en charge par le DOE américain, Bureau des sciences fondamentales de l&#39;énergie, des sciences des matériaux et de la Division Ingénierie.

1. Fabrication de croissance de l&#39;échantillon <ol><li> Nettoyer à 5 mm x 5 mm x mm substrat monocristallin de 0,5 avec un angle de désorientation &lt;0,1 degré tel que SrTiO 3, LaAlO 3 ou avec de l&#39;acétone puis de l&#39;eau dans une cuve à ultrasons pendant 10 min chacun. Pour obtenir un pigment de TiO 2, la terminaison de SrTiO 3, de gravure du substrat à 10% de fluorure d&#39;hydrogène pendant 30 secondes et rincer à l&#39;eau pendant 1 min, suivie d&#39;un recuit à 1100 ° C pendant 10 h. Après le nettoyage, monter le substrat sur un appareil de chauffage adapté aux conditions ultra-vide. </li><li> Monter le dispositif de chauffage dans la chambre à vide de PLD et ouvrir la source d&#39;oxygène de la chambre pour remplir la chambre avec 2 x 10E-5 Torr oxygène. Augmenter la température de chauffage à 800 ° C et laissez-le recuit pendant 20 min. La température peut être contrôlée à l&#39;aide d&#39;un pyromètre commandé par ordinateur ou d&#39;un thermocouple. </li><li> Pour commencer le dépôt de film, démarrer le excimère pulsé au laser à l&#39;aide d&#39;une fluence du laser de 1 à 2 J / cm 2 et la fréquence du laser d&#39;uneou 2 Hz. Les impulsions laser va frapper le matériau cible et générer un flux de panache. Le flux va pénétrer dans l&#39;environnement de l&#39;oxygène et le dépôt sur le substrat. </li><li> Réflexion diffraction électronique à haute énergie (RHEED) peut être utilisé pour surveiller la croissance des cellules de l&#39;unité et de confirmer la qualité de surface 7. Cette technique permet la surveillance d&#39;épaisseur très clair. </li><li> Lorsque le film est de l&#39;épaisseur souhaitée, arrêter le laser et diminuer la température de chauffage à 5 ° C / min. Lorsque l&#39;appareil est refroidi à température ambiante, éteindre la source d&#39;oxygène et retirer l&#39;échantillon. </li><li> Ex situ recuit peut être utilisé sur des matériaux d&#39;oxyde de supprimer manque d&#39;oxygène qui peuvent être présents après la croissance ou après de longues périodes dans le vide. Placer l&#39;échantillon dans un four tubulaire sous 1 atm de courant d&#39;oxygène. Élever la température de 20 ° C à 700 ° C à 5 ° C / min, recuit pendant 2 heures, puis diminuer la température de 700 ° C à 20 ° C à 2 ° C / min. Un pas important dete est de ne jamais post-recuit à des températures plus élevées que celles utilisées lors de la croissance du film lors du remplissage des lacunes d&#39;oxygène, car cela peut nuire à la qualité de surface et peut influencer négativement la qualité cristalline. </li></ol> 2. Fabrication de photolithographie <ol><li> Nettoyer par ultrasons de l&#39;échantillon dans de l&#39;acétone puis à l&#39;eau pendant 10 minutes chacun. Un microscope optique peut être utilisée pour vérifier que la surface de l&#39;échantillon est exempt de grosses particules. (Figure 2a) </li><li> Spin manteau d&#39;une couche de résine photosensible 1 micron d&#39;épaisseur. Vitesse de rotation typique et la durée sont autour de 6000 tours par minute et 80 secondes si ces chiffres dépendent de résine photosensible spécifique utilisé. Placer l&#39;échantillon sur une plaque chauffante à 115 ° C pendant 2 minutes pour durcir la résine photosensible. Vérifiez la qualité de résine photosensible sous un microscope optique. Le revêtement devrait apparaître uniforme sans bulles. </li><li> Utilisation d&#39;un dispositif d&#39;alignement de masque pour exposer l&#39;échantillon sous un masque de lithographie prédéfinie avec une lumière UV pendant 9 s avec une dose d&#39;expositionenviron 90 mJ / cm 2. Là encore, ces chiffres seront spécifiques à la résine photosensible utilisé. Lorsque résine photosensible positive est utilisé, la partie de la résine photosensible qui est recouverte par le masque ne modifiera pas sa propriété chimique alors que la partie de la PR qui est couvert par le masque changera sa propriété et peut être dissous dans le révélateur chimique. Chauffer la résine photosensible et de l&#39;échantillon à 110 ° C pendant 80 sec pour durcir davantage la résine photosensible exposée. </li><li> Rincer l&#39;échantillon dans une solution de révélateur pour les 25-35 sec. Sortez immédiatement l&#39;échantillon et rincer à l&#39;eau pendant 30 secondes. Si résine photosensible positive est utilisé, la partie de résine photosensible qui est couvert par le masque sera emporté tandis que la partie qui est recouverte restera. Notez que la durée de l&#39;étape de développement est crucial de contrôler avec précision les dimensions et la qualité de résine photosensible (Figure 2b). </li><li> Préparer une solution d&#39;iodure de potassium, de l&#39;acide chlorhydrique et de l&#39;eau de 1:1:1. Utilisez des pinces en plastique pour rincer til échantillon dans l&#39;acide pendant environ 10 s. La partie non protégée de la couche mince sera éliminé par gravure. Rincer immédiatement l&#39;échantillon dans de l&#39;eau pure pendant 60 sec. Vérifiez avec un microscope optique pour voir si le film mince a été entièrement gravé. Sinon, ajoutez 2 à 3 secondes de l&#39;attaque acide et rincer immédiatement à l&#39;eau pure, puis vérifier à nouveau avec un microscope optique. Répétez cette opération jusqu&#39;à ce que tous les films non protégés est décapée. Ce processus est régi par la force de gravure et de l&#39;épaisseur du film. Les vitesses de gravure typique pour beaucoup de manganites sont environ 1-4 nm / seconde pour le ratio de solution 01:01:01 décrit ci-dessus. </li><li> Rincer l&#39;échantillon dans de l&#39;acétone pendant 20 secondes pour enlever la résine photosensible restante. Vérifiez la qualité de l&#39;échantillon au microscope (figure 2c et 2d). </li></ol> 3. Connexion wire-bonding <ol><li> L&#39;utilisation d&#39;un photo-masque, répétez les étapes 2.1-2.3 ci-dessus en utilisant un masque de lithographie qui laisseront des régions ouvertes sur les fils aptes au contactpads. S&#39;évaporer 5 nm et 100 nm Ti Au sur l&#39;échantillon et rincer à l&#39;acétone. Cela permettra d&#39;éliminer la résine photosensible et ne laisser que la géométrie de la plage de contact désiré (Figure 3a). </li><li> Utilisez GE vernis à monter l&#39;échantillon sur la rondelle de l&#39;échantillon. Laisser 15 min à guérir. </li><li> Fixer la position de l&#39;échantillon sur la scène de bonder de fil et utiliser la connexion de fils à connecter les fils d&#39;Al de la rondelle de l&#39;échantillon de Ti / Au contacts (Figure 3b). Puis effectuer des mesures électriques. </li></ol>

<ol><li>Ahn, C. H., Triscone, J. -M., Mannhart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+field+effect+in+correlated+oxide+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Electric field effect in correlated oxide systems.</a> Nature. 424, 1015-1018 (2003).</li>
<li>Basov, D. N., Averitt, R. D., Van der Marel, D., Dressel, M., Haule, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodynamics+of+correlated+electron+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Electrodynamics of correlated electron materials.</a> Reviews of Modern Physics. 83, 471-541 (2011).</li>
<li>Waser, R., Aono, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoionics-based+resistive+switching+memories%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Nanoionics-based resistive switching memories.</a> Nat. Mater. 6, 833-840 (2007).</li>
<li>Willmott, P. R., Huber, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+laser+vaporization+and+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Mod.+Phys%22%5BJournal%5D)">Pulsed laser vaporization and deposition.</a> Rev. Mod. Phys. 72, 315-328 (2000).</li>
<li>Eres, H. M. C., G, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+pulsed-laser+deposition+of+complex+oxides%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Recent advances in pulsed-laser deposition of complex oxides.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 20, 264005(2008).</li>
<li>Ding, J. F., Jin, K. X., Zhang, Z., Wu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dependence+of+negative+differential+resistance+on+electronic+phase+separation+in+unpatterned+manganite+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Dependence of negative differential resistance on electronic phase separation in unpatterned manganite films.</a> Applied Physics Letters. 100, 62402-62404 (2012).</li>
<li>Ichimiya, A., I, P. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aIchimiya%2C+A+%22Reflection+High+Energy+Electron+Diffraction%22">Reflection High Energy Electron Diffraction</a>. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2004).</li>
<li>Guo, H., Sun, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+diagram+of+La0.7Sr0.3MnO3+thin+films+using+pulsed+laser+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">Growth diagram of La0.7Sr0.3MnO3 thin films using pulsed laser deposition.</a> arXiv. , 1210.5989(2012).</li>
<li>Ward, T. Z., Gai, Z., Guo, H. W., Yin, L. F., Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+a+first-order+electronic+phase+transition+in+manganites%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Dynamics of a first-order electronic phase transition in manganites.</a> Physical Review B. 83, 125125(2011).</li>
<li>Ward, T. Z., Liang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reemergent+Metal-Insulator+Transitions+in+Manganites+Exposed+with+Spatial+Confinement%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Reemergent Metal-Insulator Transitions in Manganites Exposed with Spatial Confinement.</a> Physical Review Letters. 100, 247204(2008).</li>
<li>Ward, T. Z., Zhang, X. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-Resolved+Electronic+Phase+Transitions+in+Manganites%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Time-Resolved Electronic Phase Transitions in Manganites.</a> Physical Review Letters. 102, 87201(2009).</li>
<li>Zhai, H. -Y., Ma, J. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Giant+Discrete+Steps+in+Metal-Insulator+Transition+in+Perovskite+Manganite+Wires%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Giant Discrete Steps in Metal-Insulator Transition in Perovskite Manganite Wires.</a> Physical Review Letters. 97, 167201(2006).</li>
<li>Wu, T., Mitchell, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creation+and+annihilation+of+conducting+filaments+in+mesoscopic+manganite+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Creation and annihilation of conducting filaments in mesoscopic manganite structures.</a> Physical Review B. 74, 214423(2006).</li>
<li>Altissimo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((E-beam+lithography+for+micro-%2Fnanofabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">E-beam lithography for micro-/nanofabrication.</a> Biomicrofluidics. 4, 26503-26506 (2010).</li>
<li>Watt, F., Bettiol, A. A., Van Kan, J. A., Teo, E. J., Breese, M. B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+Beam+Lithography+and+Nanofabrication%3A+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Nanoscience%22%5BJournal%5D)">Ion Beam Lithography and Nanofabrication: A Review.</a> International Journal of Nanoscience. 4, 269-286 (2005).</li>
<li>Urban, J. J., Yun, W. S., Gu, Q., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+single-crystalline+perovskite+nanorods+composed+of+barium+titanate+and+strontium+titanate%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Synthesis of single-crystalline perovskite nanorods composed of barium titanate and strontium titanate.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 1186-1187 (2002).</li>
<li>Wang, Y., Fan, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+different+magnetic+properties+in+nanosized+Ca0.82La0.18MnO3%3A+Wires+versus+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">The origin of different magnetic properties in nanosized Ca0.82La0.18MnO3: Wires versus particles.</a> Applied Physics Letters. 98, 142502(2011).</li>
</ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Contrairement élément matériaux semi-conducteurs simples tels que Si, la fabrication de matériaux complexes peut être plus difficile en raison du fait que la structure complexe et plusieurs éléments doivent tous être pris en considération. L&#39;utilisation de photolithographie pour fabriquer des dispositifs d&#39;oxyde complexe est relativement peu coûteux et rapide pour prototyper contrairement à d&#39;autres techniques de confinement. Il ya cependant quelques limitations importantes à comprendre. Photolithographie a ...

La première et l&#39;une des étapes les plus importantes vers les appareils de haute qualité est la croissance de couches minces d&#39;oxydes épitaxiées. Un substrat monocristallin est utilisé en tant que &quot;modèle&quot; pour déposer les matériaux cibles. Parmi les différentes méthodes de dépôt, dépôt par laser pulsé (PLD) est l&#39;un des meilleurs moyens d&#39;acquérir une bonne qualité des films minces de 4,5. Les procédés de croissance impliquent le chauffage du substrat à environ 800 ° C dans un environnement d&#39;oxygène, et en utilisant des impulsions laser pour frapper le matériau cible et générer un flux à se déposer sur le substrat. Le système typique est illustré à la figure 1. Alors que les films sans motifs ont été montré pour révéler une nouvelle physique exotiques 6, ce qui réduit la dimension du film offre plus de possibilités à explorer de nouveaux phénomènes et de la fabrication de l&#39;appareil. La photolithographie permet de réduire la dimension de l&#39;échantillon dans le plan vers le bas pour l&#39;ordre de 1 pm. Le protocole détaillé du processus de photolithographie serasera discuté ci-dessous. Cette technique est compatible avec les supports les plus utilisés qui permettent des enquêtes sur les effets de confinement sur des films épitaxiés tenues à différents états de contrainte. Depuis plusieurs oxydes complexes présentent des caractéristiques intéressantes à basse température et / ou de champs magnétiques élevés, la connexion électronique entre l&#39;appareil et l&#39;équipement de mesure est très importante. Contacts de haute qualité peuvent être formés par évaporation plots de contact de l&#39;UA à une géométrie 4 sonde et avec l&#39;utilisation d&#39;une connexion de fils à faire des liens entre les plaquettes et le dispositif de mesure. Quand cela est fait correctement, ces connexions peuvent facilement résister à des environnements de mesure extrêmes dans de larges plages de température de 4 K à 400 K et les gammes de champ magnétique allant jusqu&#39;à ± 9 T.

<table><tbody><tr><td colspan="4"><fort>Réactif/Matériel</fort></td></tr><tr><td>SrTiO3(001) & Substrats LaAlO3(100)</td><td>CrysTec GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microposit S1813 Photoresist </td><td>Shipley</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CD-26 Développeur</td><td>Shipley</td><td>38490</td><td></td></tr><tr><td>Vernis GE</td><td>Lakeshore</td><td>VGE-7031</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Equipment</td></tr><tr><td>Reflected High Energy Electron Diffraction (RHEED)</td><td>Staib Instruments</td><td></td><td>35kV TorrRHEED</td></tr><tr><td>Aligneur de masque</td><td>ABM</td><td>modèle 85-3 (350W)</td> Résistivité de la source <td></td>lumineuse</tr><tr><td>Puck Quantum</td><td>Design</td><td>P102</td><td></td></tr><tr><td>Wire Bonder</td><td>Kulicke Soffa</td><td>04524-0XDA-000-00</td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication d&#39;oxydes complexes spatialement confinés

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Matériaux complexes tels que les supraconducteurs à haute température critique, multiferroïques, les magnétorésistances colossales ont des propriétés électroniques et magnétiques qui se posent à partir des corrélations d&#39;électrons forts inhérents qui se trouvent en leur sein. Ces matériaux peuvent également posséder une séparation de phase électronique dans lequel les régions du comportement résistif et magnétiques très différents peuvent coexister au sein d&#39;un matériau en alliage monocristallin. En réduisant l&#39;ampleur de ces matériaux à des échelles de longueur et au-dessous de la taille inhérente des domaines électroniques, de nouveaux comportements peuvent être exposés. Pour cette raison et du fait que-orbitaire spin-charge treillis paramètres d&#39;ordre impliquent chacune des longueurs de corrélation, ce qui réduit l&#39;espace de ces matériaux pour des mesures de transport est une étape cruciale dans la compréhension de la physique fondamentale qui entraîne des comportements complexes. Ces matériaux offrent aussi un grand potentiel pour devenir la prochaine génération d&#39;appareils électroniques 1-3. Ainsi, la fabrication de faible dimension nanométrique oumicro-structures est extrêmement important de parvenir à de nouvelles fonctionnalités. Cela implique plusieurs processus contrôlables de la croissance de couches minces de haute qualité à la caractérisation de la propriété électronique précis. Ici, nous présentons les protocoles de fabrication des microstructures de haute qualité pour les dispositifs de manganite d&#39;oxyde complexe. Des descriptions détaillées et les équipements nécessaires de la croissance de couches minces, photo-lithographie, et wire-bonding sont présentés.

Ce document se concentre principalement sur les aspects de photolithographie et de fil de liaison de la préparation des échantillons. Plus de détails sur les procédures de croissance de film peuvent être trouvées dans nos autres publications récentes 8. Photolithographie est une méthode importante pour contrôler la dimensionnalité des oxydes complexes dans le but d&#39;enquêter sur des longueurs de corrélation électronique et la séparation de phase électronique 9-13. <s...

Nous décrivons l&#39;utilisation de dépôt laser pulsé (PLD), techniques de photolithographie et de fil-liaison pour créer une échelle micrométrique dispositifs d&#39;oxydes complexes. Le PLD est utilisée pour faire pousser des couches minces épitaxiales. techniques de photolithographie et wire-bonding sont introduits pour créer des dispositifs pratiques à des fins de mesure.

Fabrication d&#39;oxydes complexes spatialement confinés

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

L'objectif général de cette procédure est de réaliser des films minces d'oxydes complexes confinés spatialement pour des mesures de transport électronique. Cela est réalisé en premier lieu par la croissance de films minces monochristallins de menonite à l'aide du dépôt par impulsion laser. La deuxième étape consiste à utiliser des techniques de lithographie optique pour graver les films ainsi obtenus selon les dimensions et la géométrie souhaitées.Ensuite, préparez les dispositifs pour les mesures de transport en créant une faible résistance aux contacts des sondes et en les rattachant au système de mesure. La dernière étape consiste à effectuer des mesures de résistivité de 300 à cinq kelvins en utilisant différents champs magnétiques appliqués. En définitive, les dispositifs confinés par lithographie sont utilisés pour démontrer que le transport peut être dominé en isolant un ou quelques domaines électroniques, ce qui oblige les électrons de sonde à interagir avec plusieurs régions, contrairement à un trajet simple de moindre résistance dans des structures non confinées.L'avantage principal de cette technique par rapport aux méthodes existantes telles que la lithographie par faisceau d'électrons et les méthodes par faisceau focalisé réside dans le fait qu'un échantillon peut être traité rapidement et sans dommage dû à l'implantation ionique. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés, telles que la manière dont la compétition des phases électroniques et les longueurs de corrélation électronique influencent les phénomènes émergents dans les matériaux fortement corrélés. Pour commencer, nettoyez un substrat monocristallin de titanate de strontium de cinq millimètres par cinq millimètres par 0,5 millimètre, ayant un angle de désorientation inférieur à 0,1 degré, à l'acétone, puis à l'eau, dans un nettoyeur à ultrasons pendant 10 minutes.Ensuite, former une terminaison en dioxyde de titane sur le titanate de strontium en gravant le substrat dans de l'acide fluorhydrique à 10 % pendant 30 secondes. Puis rincer le substrat dans l'eau pendant une minute et l'annealer à 1100 degrés Celsius pendant 10 heures. Une fois l'annealing terminé et le substrat refroidi à température ambiante, le monter sur un chauffage adapté aux conditions de vide ultraparfait et le placer dans une chambre à vide.Ensuite, ouvrez la source d'oxygène de la chambre pour remplir la chambre avec un fois 10 à la puissance moins quatre torr d'oxygène. Augmentez la température du four à 800 degrés Celsius et laissez le substrat s'anniler pendant 20 minutes. Surveillez la température à l'aide d'un paramètre de contrôle informatisé ou d'un couple thermocouple.Pour commencer le dépôt du film, déclenchez un laser à impulsions en utilisant une fluence laser comprise entre un et deux joules par centimètre carré et une fréquence laser d'un ou deux hertz. Les impulsions laser atteindront le matériau cible et généreront un flux en forme de panache.Le flux pénétrera à travers l'environnement d'oxygène et se déposera sur le substrat. Pendant le dépôt du film, utilisez la diffraction d'électrons de haute énergie en réflexion, telle que décrite par HME et d'autres chercheurs, pour surveiller la croissance de la maille élémentaire et confirmer la qualité de surface.Cette technique permet un suivi très précis de l'épaisseur. Lorsque le film atteint l'épaisseur souhaitée, éteignez le laser et diminuez la température du chauffage à raison de cinq degrés Celsius par minute. Une fois que le chauffage est refroidi à la température ambiante, arrêtez la source d'oxygène et retirez l'échantillon. Ensuite, effectuez une XC deux A en position accroupie pour éliminer les déficiences en oxygène qui se seraient accumulées.Pour y parvenir, placez l'échantillon dans un four tubulaire sous un flux d'oxygène à une atmosphère. Augmentez ensuite la température de 20 degrés Celsius à 700 degrés Celsius à raison de 5 degrés Celsius par minute, maintenez-la à 700 degrés Celsius pendant deux heures, puis diminuez la température de 700 degrés Celsius à 20 degrés Celsius à raison de 2 degrés Celsius par minute.Il est important de ne jamais monter une aiguille à des températures supérieures à celles utilisées pendant la croissance du film. Pour combler les lacunes en oxygène, nettoyez d'abord l'échantillon par ultrasons dans de l'acétone, puis dans de l'eau, pendant 10 minutes chacun. Utilisez un microscope optique pour vérifier que la surface de l'échantillon est dépourvue de particules importantes.Ensuite, déposez une couche d’AZ 180 d’une épaisseur d’un micron à l’aide d’un spincoater, en appliquant une seule goutte à 6 000 tr/min pendant 80 secondes, puis placez l’échantillon sur une plaque chauffante à 115 degrés Celsius pendant deux minutes afin de durcir la résine photosensible. Une fois la résine refroidie, vérifiez la qualité du dépôt au microscope optique.Si le revêtement est uniforme et ne présente aucune bulle, placez un échantillon dans un aligneur MAs et exposez-le sous un masque de lithographie prédéfini à l'aide de lumière UV pendant neuf secondes avec une dose d'exposition de 90 millijoules par centimètre carré, puis chauffez l'échantillon de résine photosensible sur une plaque chauffante à 115 degrés Celsius pendant 80 secondes. Pour poursuivre la polymérisation de la résine exposée, plongez ensuite l'échantillon dans la solution de développement pendant 25 à 35 secondes, puis rincez-le à l'eau pendant 30 secondes. La partie de la résine photosensible non protégée par le masque est éliminée tandis que la partie qui était protégée demeure en place.Ensuite, utilisez des pinces en plastique pour rincer l'échantillon dans une solution de gravure pendant environ 10 secondes. La partie non protégée du film mince est gravée lors de cette étape. Après 10 secondes, rincez immédiatement l'échantillon dans de l'eau pure pendant 60 secondes.Ensuite, utilisez un microscope optique pour vérifier si le film mince a été correctement gravé. Sinon, effectuez une gravure supplémentaire de deux à trois secondes, puis rincez immédiatement à nouveau avec de l'eau pure. Une fois la gravure appropriée obtenue, rincez l'échantillon dans l'acétone pendant 20 secondes.Pour éliminer le photo-résist restant, vérifiez à nouveau la qualité de l'échantillon au microscope optique. À l'aide d'un masque photolithographique approprié, déposez cinq nanomètres de titane et 100 nanomètres d'or sur l'échantillon. À l'aide d'un évaporateur par faisceau d'électrons fonctionnant sous une pression résiduelle de 1 × 10⁻⁵, utilisez un taux d'évaporation de 2 angströms par seconde pour le titane et de 15 angströms par seconde pour l'or.Ensuite, retirez le photo-résist en rinçant l'échantillon à l'acétone pendant une minute. Puis, observez les plots au microscope afin de confirmer la qualité du rinçage. L'acétone ne laissera que la géométrie souhaitée des plots de contact.Utilisez un vernis GE pour monter l'échantillon sur le porte-échantillon. Laissez l'échantillon polymériser pendant 15 minutes, puis fixez le porte-échantillon sur le plateau du lieur de fils. Enfin, utilisez le lieur de fils pour relier les fils d'aluminium à l'échantillon.Vous êtes maintenant prêt à effectuer des mesures électriques. Pendant cette procédure, les films peuvent être facilement trop gravés, ce qui détruit l'échantillon en quelques secondes seulement. À gauche se trouve un échantillon correctement gravé, gravé pendant 15 secondes.À 21 secondes, la structure souhaitée est endommagée et à 25 secondes, elle est presque entièrement supprimée. Le processus illustré ici produira un échantillon doté de contacts électriques pour un transport à quatre sondes. Cela facilite la création de connexions filaires entre l'échantillon obtenu et des éléments tels que le dispositif de mesure de résistivité.Le développement de cette technique a permis aux chercheurs d'avoir fortement corrélé les matériaux afin d'explorer la séparation électronique de phase. Après avoir visionné cette vidéo, nous devrions avoir une bonne compréhension de la manière de confiner des films d'oxydes complexes pour l'étude des phases électroniques concurrentes présentes à l'intérieur de ceux-ci.

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Nous décrivons la méthode expérimentale pour déposer des films minces nanostructurés oxyde par dépôt laser nanoseconde pulsé (PLD) en présence d'un gaz de fond. En utilisant cette méthode d'Al-dopés ZnO (AZO) des films, de la compacte à hiérarchiquement structuré comme nano-arbres des forêts, peuvent être déposés.

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Fabrication de cavités uniformes à l’échelle nanométrique via la liaison directe de plaquettes de silicium

Les nanostructures d’oxyde offrent de nouvelles opportunités pour la science et la technologie.  La conductivité interfaciale entre LaAlO3 et SrTiO3 peut être contrôlée avec une précision quasi atomique à l’aide d’une technique de microscopie à force atomique conductive.  Le protocole de création et de mesure de nanostructures conductrices aux interfaces LaAlO3/SrTiO3 est démontré.

Écrit et à basse température Caractérisation des nanostructures d&#39;oxyde

Différentes procédures sont décrites pour préparer modèles atomique définis pour la croissance épitaxiale de couches minces d'oxyde complexe. Les traitements chimiques de simple SrTiO cristalline 3 (001) et DYSCO 3 (110) substrats ont été effectuées pour obtenir des surfaces atomiquement lisses, simples terminés. Ca 2 Nb 3 O 10 - nanofeuillets ont été utilisés pour créer des modèles atomique définies sur des substrats arbitraires.

Modèles atomique définies pour croissance épitaxiale d&#39;oxyde complexe couches minces

Nous présentons ici un protocole de synthèse de Zn 1-x Mg x O / Cu 2 O hétérojonctions en plein air à basse température par l' intermédiaire de la pression atmosphérique spatiale dépôt de couche atomique (AP-SALD) de Zn 1-x Mg x O sur l' oxyde cuivreux. Ces tropicalisation oxydes métalliques de haute qualité peuvent être cultivées sur une variété de substrats, y compris les matières plastiques par cette méthode pas cher et évolutive.

Amélioration de la qualité de hétérojonction en Cu<sub&gt; 2</sub&gt; O à base de cellules solaires Grâce à l&#39;optimisation de la pression atmosphérique couche spatiale atomique Déposée<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; O

Structures colonnaires oxyde de zinc sous forme de tiges sont synthétisés par dépôt chimique en phase vapeur assisté par aérosol sans l’utilisation de particules de catalyseur-semences antérieur. Cette méthode est évolutif et compatible avec divers substrats basées sur silicium, quartz ou polymères.

Aérosol-assisted Chemical Vapor Deposition de Structures d’oxyde métallique : tiges d’oxyde de Zinc

Les cadres métallo-organiques sont efficaces pour le stockage de gaz et catalyse hétérogène, mais résultat méthodes typiques de synthèse dans les poudres libres qui sont difficiles à intégrer des matériaux intelligents. Nous démontrons une méthode de premiers tissus de revêtement avec des oxydes métalliques ALD, résultant en des films conformes de MOF sur les tissus au cours solvothermal synthèse.

Solvothermal synthèse de MIL-96 et UiO-66-NH2 sur couches atomiques dépôt de revêtements d’oxyde métallique sur des nattes de fibre

La synthèse de haute qualité en vrac et de la couche mince (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O et (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) Oxydes d’entropie stabilisé O est présenté.

En vrac et la synthèse de minces d’oxydes d’entropie stabilisé une composition Variant

Ici, nous démontrons une méthode de synthèse unique, relativement basse température, fondu-sel pour la préparation uniforme oxyde métallique complexe lanthane hafnate nanoparticules.

Sel fondu synthèse de nanoparticules d’oxyde métallique complexe

Les matériaux oxydés présentent de nombreuses propriétés exotiques qui peuvent être contrôlées en réglant la teneur en oxygène. Ici, nous démontrons l’ajustement de la teneur en oxygène dans les oxydes en faisant varier les paramètres de dépôt laser pulsé et en effectuant un post-recuit. À titre d’exemple, les propriétés électroniques des hétérostructures à base de SrTiO3 sont ajustées par des modifications de croissance et un recuit.

Réglage des propriétés de l’oxyde par contrôle de la vacance d’oxygène pendant la croissance et le recuit

Apprenez à fabriquer des films minces d'oxydes complexes confinés spatialement pour mesurer le transport électronique. Cette méthode utilise le dépôt laser pulsé et la photolithographie pour créer des dispositifs de mesure précis.

Fabrication d'oxydes complexes spatialement confinés

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