עבודה זו מפרטת את הנהלים לצמיחה והאפיון של הגבישים SrTiO 3 ישירות על מצעי גרמניום ידי בתצהיר שכבה אטומי. ההליך ממחיש את היכולת של שיטת צמיחה כל-כימיות לשלב תחמוצות monolithically על מוליכים למחצה עבור התקני מוליכים למחצה, תחמוצת מתכת.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הצמיחה epitaxial של perovskite סטרונציום Titanate על גרמניום באמצעות הפקדת אטומית Layer
במאמר זה
סיכום
תקציר
תצהיר שכבה אטומית (ALD) היא שיטת תצהיר בשימוש מסחרי לחומרים אלקטרוניים. גידול ALD של סרטים דקים מציע בקרת עובי וקונפורמליות על ידי ניצול תגובות מגבילות את עצמן בין מבשרי פאזת האדים לסרט הגידול. תחמוצות פרובסקיט מהוות פוטנציאל לחומרים אלקטרוניים מהדור הבא, אך עד כה הופקדו בעיקר בשיטות פיזיקליות. עבודה זו מתארת שיטה להפקדת SrTiO3 (STO) על גרמניום באמצעות ALD. לגרמניום יש ניידות נשא גבוהה יותר מסיליקון ולכן מציע חומר מוליכים למחצה חלופי עם פעולת מכשיר מהירה יותר. שיטה זו מנצלת את חוסר היציבות של התחמוצת הטבעית של הגרמניום על ידי שימוש בדה-חמצון תרמי כדי לנקות ולשחזר את משטח ה-Ge (001) למבנה 2×1. STO אמורפי בעובי 2 ננומטר מופקד לאחר מכן על ידי ALD. סרט ה-STO מחוסל בוואקום גבוה במיוחד ומתגבש על משטח ה-Ge המשוחזר. השתקפות עקיפה אלקטרונית באנרגיה גבוהה (RHEED) משמשת במהלך שלב חישול זה כדי לנטר את התגבשות ה-STO. השכבה הדקה והגבישית של STO פועלת כתבנית לצמיחה עוקבת של STO שהיא גבישית ככל שגדלה, כפי שאושר על ידי RHEED. באתרו ספקטרוסקופיה פוטו-אלקטרונית של קרני רנטגן משמשת לאימות סטוכיומטריית סרט לפני ואחרי שלב החישול, כמו גם לאחר צמיחת STO לאחר מכן. הליך זה מספק מסגרת לתחמוצות פרובסקיט נוספות שיופקדו על מוליכים למחצה בשיטות כימיות בנוסף לשילוב של מבנים הטרו-מתוחכמים יותר שכבר ניתנים להשגה בשיטות פיזיקליות.
מבוא
חומרים perovskite הופכים אטרקטיביים יותר ויותר בשל המבנה מעוקב או pseudocubic סימטרי שלהם מאוד עצום של תכונות. חומרים אלה, עם הנוסחא הכללית ABO 3, מורכבים מאטומים מתואמים עם 12 אטומי חמצן אטומי B מתואם עם שישה אטומי חמצן. בשל המבנה הפשוט שלהם, עדיין מגוון רחב של אלמנטים פוטנציאל, חומרים perovskite לספק מועמדים אידיאליים עבור התקנים heterostructure. Heterostructures תחמוצת Epitaxial להתפאר פרומגנטי, 1 - 3 אנטי / ferroelectric, 4 multiferroic, 5 - 8 superconductive, 7 -. 12 ופונקציונליות מגנטו 13,14 ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. הכנת SR ו Ti מבשר לניסויים תלדו
- טענת את האד הנקי ויבש ומבשר חדש לחדר המבוא של תא הכפפות. בצע את ההליך טוען הכפפה של התיבה כדי להבטיח טיהור נאותה של אוויר ורטיבות. מעבירים את החומרים לתוך האולם הראשי.
הערה: קבוצה זו משתמשת ב-בית אד בנוי (ראה איור 3) עם רכיבים לרכוש מסחרי. פרטים של הרכבה saturator ניתן למצוא רשימה של ריאגנטים ספציפיים וציוד. - אחסן את מבשר סטרונציום (סטרונציום bis (triisopropylcyclopentadienyl) [Sr (i PR 3
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
איורים 5 ו -6 להראות ספקטרום photoelectron רנטגן האופייני ותמונות RHEED מתוך ניקה deoxidized מצע גה. המצע Ge בהצלחה-deoxidized מאופיין "הסמיילי" שלה 2 × 1 דפוס RHEED משוחזר. 26,39 בנוסף, קווי קיקוצ'י הם נצפו גם בתמונות RHEED, המציינות את ניקיון וסדר ארוכות הטווח של המדגם. 40 החדות ועוצמת הדפוס העקיף גם להפגין את הניקיון של פני השטח. הספקטרום photoelectron גה 3 ד רנטגן צר.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
הניקיון של מצע גה הוא המפתח להצלחה כאשר גידול epitaxial perovskite באמצעות תלד. משך הזמן מצע Ge מבלה בין שומנים ו deoxidization, ואת משך הזמן בין deoxidization בתצהיר STO, צריך להישמר לכל הפחות. דוגמאות הן עדיין כפופות חשיפה מזהמת אפילו תחת סביבת UHV. חשיפה ממושכת עלולה לגרום redeposition של פחמן adventitious או גה reoxidation, כשהתוצאה היא צמיחת סרט ירודה. קבוצה זו העסיקה הליך הסרת שומנים-בשימוש נרחב (sonication אצטון / IPA / DI-מים עם חשיפה UV-אוזון שלאחר מכן) להסרת מזהמים פחמן........
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
אין המחברים אינטרסים כלכליים מתחרים לחשוף.
תודות
מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (פרסים CMMI-1437050 ו-DMR-1207342), המשרד למחקר ימי (מענק N00014-10-10489) והמשרד למחקר מדעי של חיל האוויר (מענק FA9550-14-1-0090).
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| MBE | DCA | M600 | |
| Cryopump עבור MBE | Brooks Automation, Inc. | מנתח גז שיורי 8 | |
| עבור MBE | Extorr, Inc. | תא תגובה XT200M | |
| ALD | מעבדות מכניות | בייצור מותאם אישית, קיר חם, נירוסטה, מלבני (~20 אורך ס"מ, 460 ס"מ3) | |
| ALD Saturator | Swagelok/Larson Electronic Glass | ראה הערות | נבנה בהתאמה אישית מחלקים שסופקו על ידי Swagelok ו-Larson Electronic Glass. הרוויה עשויה מפלדת אל חלד 316 ופיירקס. כל החלקים מחוברים באמצעות ריתוך קת. מספרי הקטלוג של סווגלוק: 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. מספר קטלוגי של Larson Electronic Glass: SP-075-T. |
| שסתומים ידניים לרוויה | Swagelok | SS-DLVCR4-P ו- 6LVV-DPFR4-P | שני השסתומים אטומי הסרעפת משמשים לסירוגין על ידי קבוצה זו. המחברים הספציפיים (זכר/נקבה/וכו') לשימוש יהיו תלויים בתכנון המערכת בפועל. |
| שסתומי ALD | Swagelok | 6LVV-ALD3TC333P-CV | |
| צינורות מערכת ALD | Swagelok | 316L בגדלים שונים. קבוצה זו משתמשת בקוטר פנימי של | |
| ספק-כוח ALD | AMETEK Programmable Power, Inc. | בקר טמפרטורה Sorensen DCS80-13E | |
| ALD | שניידר אלקטריק | Eurotherm 818P4 | |
| בקר שסתום ALD | Instruments | LabView | תוכנית שפותחה במסגרת הקבוצה |
| XPS | VG Scienta | ||
| RHEED | Staib Instruments | CB801420 | 18 keV ב-~3° זווית תקרית |
| מערכת ניתוח RHEED | k-Space Associates kSA | 400 | |
| מערכת אוזון UV דיגיטלית | Novascan | PSD-UV 6 | |
| מערכת חיסול אוזון | Novascan | PSD-UV OES-1000D | |
| טיטניום טטרה-איזופרופוקסיד (TTIP) | Sigma-Aldrich | 87560 | דליק בשלב נוזל ואדים |
| [header] | |||
| Strontium bis(triisopropylcyclopentadienyl) | Air Liquide | HyperSr | מגיב קלות לאוויר ולמים. מידע נוסף המסופק על ידי Air Liquide ניתן למצוא בכתובת https://www.airliquide.de/inc/dokument.php/standard/1148/airliquide-hypersr-datasheet.pdf |
| Ge (001) | MTI Corporation | GESBA100D05C1 | 4 אינץ', פרוסה מלוטשת Sb חד צדדית עם ρ ≈ 0.04 Ω-cm |
| Argon (UHP) | Praxair | ||
| Deionized Water | 18.2 MΩ-cm |
מקורות
- Phan, M. -H., Yu, S. -C. Review of the magnetocaloric effect in manganite materials. J. Magn. Magn. Mater. 308 (2), 325-340 (2007).
- Serrate, D., Teresa, J. M. D., Ibarra, M. R. Double perovskites with ferromagnetism above room temperature. J. Phys. Condens. Matter.....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
