Name: מולקולרית בסיוע מולקולרי הקרן הצמיחה הגידול של Mg3n2 ו Zn3n2 סרטים דקים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 5 s
Description: למדו לגדל סרטים אפיטקסיאליים של Mg3N2 ו-Zn3N2 באמצעות אפיטקסיה מולקולרית בסיוע פלזמה. שיטה זו מאפשרת חקר חומרי מוליך למחצה מסוג II-V עם מבנה קריסטלי אנטי-ביקסבייט.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי מדעי הטבע והמועצה לחקר ההנדסה של קנדה.

1. MgO הכנה מצע
הערה: מסחרי חד צדדי אפינפרין-מלוטש (100) מונחה גביש יחיד מרובע מצעים מרובעים (1 ס מ x 1 ס מ) היו מועסקים עבור X3N2 (x = Zn ו-Mg) סרט דק הצמיחה.
<ol><li>חום בטמפרטורה גבוהה<ol>
<li>מניחים את MgO על מנשא נקי ספיר וופל עם הצד מלוטש פונה כלפי מעלה על הכבשן ולאחר 9 h ב 1,000 ° c. העלה את הטמפרטורה ל 1000 ° c מעל לתקופה של 10 דקות. הערה: טמפרטורה גבוהה מסיר את הפחמן מפני השטח ומשחזר את מבנה גביש השטח של MgO באחד מצעים גביש.</li>
		<li>מצננים את מצעים MgO לטמפרטורת החדר (RT).</li>
	</ol>
</li>
	<li>ניקוי מצע<ol>
<li>לאסוף את מצעים MgO הנקוע ולשטוף את המים המלא בגביע נקי בורוסיליקט זכוכית.</li>
		<li>מרתיחים את מצעים MgO ב 100 מ ל של אצטון ב 250 mL בורוסיליקט זכוכית גביע במשך 30 דקות כדי להסיר זיהום פחמן אורגניים מטיפול. הערה: כסה את הגביע ואל תאפשר לאצטון לרתוח יבש.</li>
		<li>לנקז את אצטון ולשטוף את מצעים MgO ב 50 mL של מתנול.</li>
		<li>לנשוף לייבש את מצעים עם גז חנקן, ואז לאחסן את יבש, מצעים נקיים במגש שבב נקי.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. מבצע של VG V80 MBE
<ol><li>פתחו את המים הצוננים לחדר ההכנה, הקריומעטה בחדר הגידול (ראו איור 1), תאי היתוך, וחיישן קוורץ מיקרו-איזון גבישי.</li>
	<li>הפעל את לייזר Ar-ion עם אורך גל של 488 ננומטר. אור הלייזר מובא לחדר MBE עם סיב אופטי מהלייזר, הממוקם בחדר אחר.</li>
	<li>הפעל את ההשתקפות אנרגיה גבוהה עקיפה אקדח (RHEED), 13.56 תדר רדיו Mhz (rf) פלזמה גנרטור, ו קוורץ גביש מיקרו איזון (QCM) מערכת.</li>
</ol>3. טעינת מצע
<ol><li>מנעול כניסה מהירה<ol>
<li>הר המצע MgO נקי על המחזיק לדוגמה מוליבדן (איור 2A) באמצעות קליפים באביב טונגסטן.</li>
		<li>כבה את משאבת טורבו על המנעול כניסה מהירה (FEL) ולפרוק את התא FEL עם חנקן. פתח את ה-FEL כשהלחץ התאי. מגיע ללחץ אטמוספרי</li>
		<li>הסר את הקלטת של מחזיק הדוגם מתוך ה-FEL וטען את מחזיק הדגימה עם המצע לתוך הקלטת.</li>
		<li>טען את הקלטת חזרה ל-FEL והפעל את משאבת הטורבו בחזרה.</li>
		<li>לחכות הלחץ ב FEL לרדת כדי 10-6 Torr.</li>
		<li>הגדל את הטמפרטורה של נעילת הכניסה המהירה ל 100 ° c על פני תקופה של 5 דקות ודגה את מצעים עם בעלי עבור 30 דקות במנעול כניסה מהירה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>ודא שהלחץ במנעול הכניסה המהיר הוא מתחת ל-10-7 Torr לפני פתיחת שסתום הוואקום אל חדר ההכנה. העבר את המחזיק באמצעות מנגנון העברת ההרעדה לחדר ההכנה, ולאחר מכן העלה את תחנת הדלק עד 400 ° צ' ולאפשר לו לדגה עבור 5 h.</li>
	<li>להעביר את מחזיק הדגל על ידי מנגנון העברת העגלה לדגם מניפולטור בחדר הגידול. להגדיל את טמפרטורת המצע עד 750 ° צ' על פני תקופה של 30 דקות ולאפשר את המדגם כדי outgas של מניפולטור במשך 30 דקות נוספות. ודא שהמים הצוננים מופעלים בקריומעטה כדי למנוע התחממות יתר של הקריומעטה.</li>
	<li>שחרר את הטמפרטורה של המצע עד 150 ° צ' עבור Zn3n2 הסרט צמיחה ו 330 ° c עבור Mg3n הסרט צמיחה באמצעות הזוג התרמוטרטור לדוגמה כדי למדוד את טמפרטורת המדגם.</li>
	<li>באתרו<ol>
<li>הגדר את המתח על האקדח אלקטרון כדי 15 kV ו פילמנט הנוכחי 1.5 A פעם את הלחץ בתא הצמיחה הוא מתחת 1 x 10-7 Torr.</li>
		<li>סובב את מחזיק המצע עד 1) האקדח אלקטרון מיושר לאורך ציר פגמים בגבישים העיקרון של המצע 2) דפוס ברור הגביש האלקטרוני עקיפה ברורה הוא גלוי.</li>
		<li>צלם תמונה של תבנית RHEED ושמור את התמונה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>סגרו את התריס על התא האפיתוך ועצרו את זרימת החנקן. למדוד את דפוס RHEED עבור הסרט הופקד כאשר הלחץ הקאמרי הוא מתחת 10-7 Torr.</li>
</ol>4. מדידות השטף מתכת
<ol><li>השתמש בקבוצה רגילה סוג III בתאי היתוך או טמפרטורה נמוכה אפוזיה תאים עבור Mg ו zn.</li>
	<li>לטעון את הצלבים עם 15 גרם ו -25 גרם של ג ' ל הטוהר גבוהה וירה Zn, בהתאמה.</li>
	<li>כאשר קאמרית הצמיחה השיגה ואקום של 10-8 Torr או טוב יותר, ולפני טעינת מחזיק המצע, outgas מקור Zn או Mg בתאי המקור עד 250 ° צ' בקצב של ~ 20 ° c/מינימום ולאפשר לו להגזים עבור 1 h עם התריסים סגורים.</li>
	<li>לאחר המצע נטען לתוך מניפולטור מדגם, החום התאים zn ו/או Mg אפוזיה ל 350 ° צ' או 390 ° c בהתאמה, בקצב השיפוע של ~ 10 ° c/min, ולחכות 10 דקות כדי שיתייצב עם התריסים סגורים.</li>
	<li>השתמש בצג גביש הקוורץ הנשלף כדי למדוד את שטף המתכת. מקמו את חיישן גביש הקוורץ מול המצע שבתוך החדר. ודא כי המצע מכוסה במלואו על ידי הגלאי כך שאין מתכת מופקד על מצע.</li>
	<li>קלט את צפיפות מתכת הריבית (ρZn = 7.14 g/ס"מ3, ρMg = 1.74 g/cm3) לתוך צג גביש קוורץ (qcm) בקר.</li>
	<li>כדי לכייל את שטף, לפתוח את התריס עבור אחד מקורות מתכת ולאפשר את התא האפיתוך להפקיד על החיישן. מערכת QCM ממירה את המדידה הפנימית של מסה עד עובי.</li>
	<li>לחשב את שטף היסודות מן השיפוע של עובי הגוברת כפונקציה של זמן המוצג על QCM. שיעור העלייה של עובי מעל כמה דקות הוא פרופורציונלי שטף היסודות. בשני מקרים לדוגמה, שטף Zn של 0.45 ננומטר/s ו השטף Mg של 1.0 ננומטר/s מתקבלים.</li>
	<li>לשנות את הטמפרטורה של התאים אפוזיה וחזור על שלב 4.8 אם התלות בטמפרטורה של שטף נדרש. התלות טמפרטורה נמדד של Mg ו Zn השטף מוצג באיור 3 עבור מערכת זו צמיחה ספציפית.</li>
	<li>כאשר מדידות השטף הושלמו, לסגור את התריסים על התאים האפופיוז ולמשוך את חיישן גביש קוורץ.</li>
</ol>5. פלזמה חנקן
<ol><li>לכבות את הזרם חוט הלהט מתח גבוה על האקדח RHEED כדי למנוע נזק בנוכחות של לחץ גבוה N2 גז בחדר הגידול.</li>
	<li>פתח את שסתום הגז על הלחץ הגבוה N2 גליל.</li>
	<li>לאט לפתוח את שסתום דליפה לאט עד לחץ החנקן בחדר הגידול מגיע 3 x 10-5-4 x 10-5 Torr.</li>
	<li>הגדר את הכוח של גנרטור פלזמה כדי 300 W.</li>
	<li>להצית את הפלזמה עם המצת. או על מקור הפלזמה זוהר סגול בהיר יהיה גלוי מן האשנב כאשר פלזמה מתלקח, כפי שמוצג באיור 2B.</li>
	<li>להתאים את הפקד על תיבת התאמת rf כדי למזער את הכוח משתקף ככל האפשר. כוח משתקף של פחות מ 15 W הוא טוב; במקרה זה, הכוח המשתקף מופחת ל-12 ואט.</li>
</ol>6. באתרו, פיזור אור לייזר
<ol><li>למקד את קצוצים 488 ננומטר אור לייזר ארגון משתקף המצע בחדר הגידול על פוטודיודה Si כך שאות חשמלי ניתן לזהות על ידי מגבר מנעול. זה מושגת על ידי התאמת זווית המצע על ידי סיבוב מחזיק המצע סביב שני צירים והתאמת המיקום של גלאי סי, ואז התמקדות העדשה האוספת את האור המשתקף כפי שמוצג באיור 4.</li>
	<li>פתח את התריס של אחד ממקורות המתכת.</li>
	<li>הקלט את ההשתקפות התלויה בזמן עם לוגר נתונים מבוקר מחשב. צמיחת הסרט האפיציאני יפיק אות משתקף עם הזמן הקשור הפרעות סרט דק בין הקדמי והאחורי של הסרט.</li>
	<li>כדי להגן על הסרט מפני חמצון באוויר, הפקדה שכבת אנקפסולציה כדי להגן על הסרט מפני חמצון באוויר. זה חשוב במיוחד עבור Mg3N2 אשר מחמצן במהירות באוויר.</li>
	<li>כדי להפקיד שכבת עטיפת משנה MgO, לסגור את הגז חנקן, לעבור לגז חמצן, חזור על שלב 5.3, ולהגדיל את לחץ החמצן ל 1 x 10-5 Torr.</li>
	<li>הגדר את העוצמה של גנרטור פלזמה כדי 250 W וחזור על שלב 5.5. הפלסמה מתחילה בכוח rf נמוך. עם גז חמצן מאשר עם גז חנקן</li>
	<li>פתח את התריס על מקור Mg, וחזור על שלב 6.4 עבור 5-10 דקות. הערה: זה יפיק סרט MgO כי הוא על 10 ננומטר עבה. הסרט Mg3N2 סרטים הם צהובים אבל לדעוך במהירות לצבע לבנבן בתוך 20 עם חשיפה לאוויר. כתוצאה מכך, שכבת אנקפסולציה נדרשת כדי לאפשר זמן למדידות בסרטים לפני שהם מתחמצן לאחר ההסרה מחדר הוואקום.</li>
	<li>לסגור את שסתומי הגז, לכבות את הלייזר, ולהוריד את המצע ואת טמפרטורת התאים ל ~ 25 ° c בתוך 30 דקות. כבה את המים הצוננים ואת. כוח הרדיו למקור הפלזמה</li>
	<li>לאחר הצמיחה כמה מופעל, החלונות האופטיים להיות מכוסים במתכת. להסיר את המתכת על ידי לעטוף את החלון ברדיד אלומיניום ולחמם אותו עם החימום עד 400 ° צ' וקצב טמפרטורה של ~ 15 ° c/min או איטי יותר במהלך סוף השבוע.</li>
</ol>7. קביעת קצב הצמיחה
<ol><li>השתמש במשוואה 1 להלן כדי לתאר את ההשתקפות האופטית של הדוגמה11,19. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59415/59415eq1.jpg" style="opacity: 0.9;">1 איפה <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59415/59415eq2.jpg" style="opacity: 0.9;">(1-a) <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59415/59415eq4.jpg" style="opacity: 0.9;">(1-ב) <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59415/59415eq5.jpg" style="opacity: 0.9;">(1-c) <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59415/59415eq6.jpg" style="opacity: 0.9;">(1-d)</li>
	<li>והיכן: n2 = 1.747 הוא מדד השבירה של המצע mgo באורך הגל של 488 ננומטר; θ0 היא זווית קרן האירוע נמדד ביחס למשטח המצע נורמלי; ו- t הוא הזמן. הקבועים האופטיים של הסרט (n1 ו- k1) וקצב הגדילה מתקבלים על ידי התאמת ההשתקפות כפונקציה של זמן במשוואה 1.</li>
</ol>

<ol><li>Suda, T., Kakishita, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Band-gap+energy+and+electron+effective+mass+of+polycrystalline+Zn3N2%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Band-gap energy and electron effective mass of polycrystalline Zn3N2.</a> Journal of Applied Physics. 99 (7), 076101.1-076101.3 (2006).</li>
<li>Hu, J., Bando, Y., Zhan, J., Zhi, C., Golberg, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotubes+as+nanoreactors+for+fabrication+of+single-crystalline+Mg3N2+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotubes as nanoreactors for fabrication of single-crystalline Mg3N2 nanowires.</a> Nano Letters. 6 (6), 1136-1140 (2006).</li>
<li>Fang, C. M., Groot, R. A., Bruls, R. J., Hintzen, H. T., With, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ab+initio+band+structure+calculations+of+Mg3N2+and+MgSiN2%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Ab initio band structure calculations of Mg3N2 and MgSiN2.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 11 (25), 4833-4842 (1999).</li>
<li>Yoo, S. H., Walsh, A., Scanlonc, D. O., Soon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+structure+and+band+alignment+of+zinc+nitride%2C+Zn3N2%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Electronic structure and band alignment of zinc nitride, Zn3N2.</a> RSC Advances. 4 (7), 3306-3311 (2014).</li>
<li>Partin, D. E., Williams, D. J., O'Keeffe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+crystal+structures+of+Mg3N2+and+Zn3N2%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Solid-State+Chemistry%22%5BJournal%5D)">The crystal structures of Mg3N2 and Zn3N2.</a> Journal of Solid-State Chemistry. 132 (1), 56-59 (1997).</li>
<li>Ullah, M., Murtaza, G., Ramay, S. M., Mahmood, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural%2C+electronic%2C+optical+and+thermoelectric+properties+of+Mg3X2+%28X+%3D+N%2C+P%2C+As%2C+Sb%2C+Bi%29+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Structural, electronic, optical and thermoelectric properties of Mg3X2 (X = N, P, As, Sb, Bi) compounds.</a> Materials Research Bulletin. 91, 22-30 (2017).</li>
<li>Li, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocatalytic+zinc+composites+as+the+efficient+counter+electrodes+of+dye-sensitized+solar+cells%3A+study+on+the+electrochemical+performance+and+density+functional+theory+Calculations%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Electrocatalytic zinc composites as the efficient counter electrodes of dye-sensitized solar cells: study on the electrochemical performance and density functional theory Calculations.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (51), 28254-28263 (2015).</li>
<li>Sinha, S., Choudhury, D., Rajaraman, G., Sarkar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+layer+deposition+of+Zn3N2+thin+films%3A+growth+mechanism+and+application+in+thin+film+transistor%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Atomic layer deposition of Zn3N2 thin films: growth mechanism and application in thin film transistor.</a> RSC Advances. 5 (29), 22712-22717 (2015).</li>
<li>Bhattacharyya, S. R., Ayouchi, R., Pinnisch, M., Schwarz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer+characteristic+of+zinc+nitride+based+thin+film+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+Status+Solidi+C%22%5BJournal%5D)">Transfer characteristic of zinc nitride based thin film transistors.</a> Physica Status Solidi C. 9 (3-4), 469-472 (2012).</li>
<li>Wu, P., Tiedje, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+beam+epitaxy+growth+and+optical+properties+of+Mg3N2+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Molecular beam epitaxy growth and optical properties of Mg3N2 films.</a> Applied Physics Letters. 113 (8), 082101.1-082101.4 (2018).</li>
<li>Wu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+beam+epitaxy+growth+and+optical+properties+of+single+crystal+Zn3N2+films%5BTitle%5D)+AND+%22Semiconductor+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Molecular beam epitaxy growth and optical properties of single crystal Zn3N2 films.</a> Semiconductor Science and Technology. 31 (10), 10LT01.1-10LT01.4 (2016).</li>
<li>Jiang, N., Georgiev, D. G., Jayatissa, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+the+pressure+and+the+oxygen+content+of+the+sputtering+gas+on+the+structure+and+the+properties+of+zinc+oxy-nitride+thin+films+deposited+by+reactive+sputtering+of+zinc%5BTitle%5D)+AND+%22Semiconductor+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">The effects of the pressure and the oxygen content of the sputtering gas on the structure and the properties of zinc oxy-nitride thin films deposited by reactive sputtering of zinc.</a> Semiconductor Science and Technology. 28 (2), 025009(2013).</li>
<li>Nakano, Y., Morikawa, T., Ohwaki, T., Taga, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+characterization+of+p-type+N-doped+ZnO+films+prepared+by+thermal+oxidation+of+sputtered+Zn3N2+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrical characterization of p-type N-doped ZnO films prepared by thermal oxidation of sputtered Zn3N2 films.</a> Applied Physics Letters. 88 (17), 172103.1-172103.3 (2006).</li>
<li>Cao, X., Yamaguchi, Y., Ninomiya, Y., Yamada, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+of+electron+transport+mechanisms+in+epitaxial+and+polycrystalline+zinc+nitride+films%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Comparative study of electron transport mechanisms in epitaxial and polycrystalline zinc nitride films.</a> Journal of Applied Physics. 119 (2), 025104.1-025104.10 (2016).</li>
<li>Jia, J., Kamijo, H., Nakamura, S., Shigesato, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+the+sputtering+process+influence+structural%2C+optical%2C+and+electrical+properties+of+Zn3N2+films%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Communications%22%5BJournal%5D)">How the sputtering process influence structural, optical, and electrical properties of Zn3N2 films.</a> MRS Communications. 8 (2), 314-321 (2018).</li>
<li>Trapalis, A., Hefferman, J., Farrer, I., Sherman, J., Kean, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural%2C+electrical+and+optical+characterization+of+as-grown+and+oxidized+zinc+nitride+films%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Structural, electrical and optical characterization of as-grown and oxidized zinc nitride films.</a> Journal of Applied Physics. 120 (20), 205102.1-205102.9 (2016).</li>
<li>Núñez, C. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+zinc+nitride+properties+and+the+unintentional+incorporation+of+oxygen%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">On the zinc nitride properties and the unintentional incorporation of oxygen.</a> Thin Solid Films. 520 (6), 1924-1929 (2012).</li>
<li>Oshima, T., Fujita, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%28111%29-oriented+Zn3N2+growth+on+a-plane+sapphire+substrates+by+molecular+beam+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22Japanese+Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">(111)-oriented Zn3N2 growth on a-plane sapphire substrates by molecular beam epitaxy.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 45 (111), 8653-8655 (2006).</li>
<li>Heavens, O. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHeavens%2C+OS+%22Optical+properties+of+thin+solid+films%22">Optical properties of thin solid films</a>. , Butterworth, London. 46-48 (1955).</li>
<li>Heyns, A. H., Prinsloo, L. C., Range, K. J., Stassen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+vibrational+spectra+and+decomposition+of+%CE%B1-calcium+nitride+%28%CE%B1-Ca3N2%29+and+magnesium+nitride+%28Mg3N2%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Solid-State+Chemistry%22%5BJournal%5D)">The vibrational spectra and decomposition of α-calcium nitride (α-Ca3N2) and magnesium nitride (Mg3N2).</a> Journal of Solid-State Chemistry. 137, 33-41 (1998).</li>
<li>Lewis, R. B., Bahrami-Yekta, V., Patel, M. J., Tiedje, T., Masnadi-Shirazi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Closed-cycle+cooling+of+cryopanels+in+molecular+beam+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Closed-cycle cooling of cryopanels in molecular beam epitaxy.</a> Journal of Vacuum Science Technology B. 32 (2), 02C102.1-02C102.7 (2014).</li>
</ol>

. למחברים אין מה לגלות

מגוון שיקולים מעורב בבחירת מצעים והקמת תנאי הצמיחה הממטב את התכונות המבבניות והאלקטרוניות של הסרטים. מצעים MgO מחוממים בטמפרטורה גבוהה באוויר (1000 ° c) כדי להסיר את זיהום הפחמן מפני השטח ולשפר את הסדר הגבישי במשטח המצע. ניקוי אולטרה סאונד ב אצטון היא שיטה חלופית טובה כדי לנקות את מצעים MgO.
The (400) השיא עקיפה של קרני רנטגן עבור Zn3N2 הסרטים נמצא צר יותר כאשר הסרט גדל בטמפרטורה גבוהה, מצעים mgo לעומת כאשר גדל על מצעים בלתי מאוגלים. קבוע הסריג של MgO (0.421 nm) הוא קטן ב...

II3-V2 חומרים הם מחלקה של מוליכים למחצה שקיבלו תשומת לב יחסית מן הקהילה מחקר מוליך למחצה לעומת III-V ו-II-VI מוליכים למחצה1. Mg ו Zn nitrides, Mg3n2 ו-zn3N2, הם אטרקטיבי עבור יישומי הצרכן משום שהם מורכבים אלמנטים שונים ולא רעילים, מה שהופך אותם זול וקל למחזר בניגוד לרוב III-V ו-II-VI מוליכים למחצה מורכבים. הם מציגים מבנה אנטי-ביקסוניט בקריסטל דומה למבנה של קפה2 , עם אחד האנשים האחרים הנמצאים בשטח מאוכלס בחצי,3,4,5. הם שניהם הפער להקה ישירה חומרים6, מה שהופך אותם מתאימים יישומים אופטיים7,8,9. פער הלהקה של Mg3N2 הוא בספקטרום גלוי (2.5 eV)10, ואת הפער הלהקה של zn3N2 הוא בסמוך-אינפרא אדום (1.25 eV)11. כדי לחקור את המאפיינים הפיזיים של חומרים אלה ואת הפוטנציאל שלהם עבור יישומי המכשיר האלקטרוני והאופטי, זה קריטי כדי להשיג איכות גבוהה, סרטי קריסטל יחיד. רוב העבודה על חומרים אלה עד היום בוצעה על הסרטים אבקות או פוליגביניים שנעשו על ידי התזה תגובתי12,13,14,15,16, . שבע עשרה
מולקולרית הקרן (MBE) היא שיטה מפותחת ומגוונת עבור הצומח בודד קריסטל מתחם סרטים מוליכים למחצה18 כי יש פוטנציאל להניב חומרים באיכות גבוהה באמצעות סביבה נקייה מקורות היסודות טוהר גבוהה. בינתיים, MBE פעולה תריס מהירה מאפשר שינויים בסרט בסולם השכבות האטומי ומאפשר בקרת עובי מדויק. נייר זה מדווח על התפתחותם של Mg3n2 ו zn3n2 הסרט האפיציאני ב-mgo מצעים על ידי פלזמה, באמצעות הטוהר הגבוה zn ו-Mg כמו מקורות אדים ו-N2 גז כמו מקור החנקן.

<table><tbody><tr><td>(100)</td><td>רקיק אוניברסיטת</td> MgO <td>214018</td><td>צד אחד מלוטש</td></tr><tr><td>אצטון</td><td>פישר כימיקלים&nbsp;</td><td>170239</td><td>99.8%</td></tr> <tr><td>לייזר ארגון</td><td>לייזר לקסל לייזר</td><td>00-137-124</td><td>אורך גל גלוי של 488 ננומטר, הספק פלט של 350 mW</td></tr><tr><td>מסוק&nbsp;</td><td>מערכת המחקר של סטנפורד&nbsp;</td><td>SR540</td><td>&nbsp;תדר מרבי: 3.7 קילו-הרץ&nbsp;</td></tr><tr><td>מגבר נעילה&nbsp;</td><td>מערכת המחקר של סטנפורד&nbsp;</td><td>37909</td><td>DSP SR810, מקסימום תדר: 100 קילו-הרץ&nbsp;</td></tr><tr><td>מגנזיום&nbsp;</td><td>UMC</td><td>MG6P5</td><td>99.9999%</td></tr><tr><td>מערכת MBE</td><td>VG Semicon</td><td>V80H0016-2 SHT 1</td><td>V80H-10</td></tr><tr><td>מתנול&nbsp;</td><td>אלפא Aesar</td><td>L30U027</td><td>חצי כיתה 99.9%</td></tr> <tr><td>חנקן</td><td>Praxair</td><td>402219501</td><td>99.998%</td></tr> <tr><td>חמצן&nbsp;</td><td>Linde Gas</td><td>200-14-00067</td><td>> 99.9999%</td></tr><tr><td>מקור פלזמה</td><td>SVT Associates</td><td>SVTA-RF-4.5PBN</td><td>PBN, צמצם 0.11 אינץ', ציין אורך: 12 אינץ' &ndash; 20 אינץ'</td></tr> <tr><td>Si photodiode&nbsp;</td><td>ניופורט</td><td>2718</td><td>818-UV משופר, 200 - 1100 ננומטר</td></tr><tr><td>אבץ&nbsp;</td><td>אלפא אסאר</td><td>7440-66-6</td><td>99.9999%</td></tr></tbody></table>

מולקולרית בסיוע מולקולרי הקרן הצמיחה הגידול של mg3n2 ו zn3n2 סרטים דקים

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

מאמר זה מתאר הליך לגידול Mg3n2 ו-zn3n2 סרטים על-ידי כאפיאקטיות בסיוע פלזמה של קרן מולקולרית (mbe). הסרטים גדלים על 100 מוכוונת MgO מצעים עם N2 גז כמו מקור החנקן. השיטה להכנת מצעים ותהליך הגדילה של MBE מתוארים. הכיוון ואת הסדר הגבישי של משטח המצע והסרט מנוטרים על ידי השתקפות אנרגיה גבוהה עקיפה של אלקטרון (RHEED) לפני ובמהלך הצמיחה. השתקפות השתקפות של משטח המדגם נמדדת במהלך הצמיחה עם לייזר Ar-ion עם אורך גל של 488 ננומטר. על-ידי התאמת התלות הזמנית של ההשתקפות למודל מתמטי, נקבע המדד השבירה, מקדם ההכחדה האופטי וקצב הצמיחה של הסרט. פלופי המתכת נמדדים באופן עצמאי כפונקציה של הטמפרטורות בתאי האפיתוך באמצעות צג גביש קוורץ. שיעורי צמיחה אופייני הם 0.028 ננומטר/s בטמפרטורות הצמיחה של 150 ° צ' ו 330 ° צ' עבור Mg3n2 ו zn3n2 סרטים, בהתאמה.

האובייקט השחור בכניסה באיור 5B הוא תצלום של כמבוגר 200 ננומטר zn3N2 סרט דק. באופן דומה, האובייקט הצהוב בכניסה באיור 5C הוא כמו גדל 220 nm Mg3N2 סרט דק. הסרט הצהוב הוא שקוף במידה שהוא קל לקריאה טקסט הממוקם מאחורי הסרט10.
המשטח של המצע והסרטים היו מנוטרים באתרו על ידי rheed. ...

מאמר זה מתאר את הצמיחה של הסרטים האפיציריים של Mg3n2 ו zn3N2 על mgo מצעים על ידי בסיוע פלזמה מולקולרי קרן הקורה עם N2 גז כמו מקור החנקן וניטור הצמיחה האופטית.

מולקולרית בסיוע מולקולרי הקרן הצמיחה הגידול של Mg3n2 ו Zn3n2 סרטים דקים

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented ...

בסרטון זה, אנו מראים כיצד לגדל סרטי epitaxial של מגנזיום ניטרט ואבץ ניטרט על ידי אפיטקסיה קרן מולקולרית בסיוע פלזמה, או MBE בקיצור. מגנזיום ניטריס ואבץ ניטריס הם חומרים מוליכים למחצה מורכבים II-V. זהו סוג יחסית לא נחקר של מוליכים למחצה.יש להם את מבנה הגביש האנטי-ביקסבייט, שיש לו 80 אטומים בתא יחידת הקובייה הקונבנציונלית. הסרטים גדלים במערכת VG V80 MBE. התא האופקי משמאל הוא תא ההכנה והתא העגול מימין הוא תא הצמיחה שבו מתרחשת צמיחת הסרט.מנעול הכניסה לדוגמה, הממוקם בקצה השמאלי של תא ההכנה. המצע הטוב ביותר שמצאנו לגידול מגנזיום ניטרט ואבץ ניטרט הוא תחמוצת מגנזיום גביש יחיד 100 אוריינטציה. המצעים המרובעים בסנטימטר אחד ממוקמים תחילה על מנשא מדגם רקיק ספיר עם צד מלוטש למעלה ו annealed במשך תשע שעות ב 1, 000 מעלות צלזיוס.לאחר חישול, הדגימות שטוף במים deionized, מבושל אצטון במשך 30 דקות כדי להסיר כל זיהום פחמן אורגני מטיפול, אז הם שטפו שוב מתנול מפוצץ יבש עם חנקן. הצעד הראשון בצמיחת MBE הוא להפעיל את מי הקירור לתאי ההיתוך ואת תכריכי ההקפאה בתא הצמיחה. לאחר מכן אנו מפעילים את לייזר ניטור הצמיחה, ספק הכוח RHEED, ספק הכוח גנרטור פלזמה RF, ואת מערכת איזון מיקרו גביש קוורץ.מצעי תחמוצת מגנזיום מותקנים על מחזיקי דגימת מוליבדן בקוטר 3 אינץ' עם קליפי קפיץ טונגסטן. הצעד הראשון בטעינת הדגימות לתוך MBE

plasma-assisted-molecular-beam-epitaxy-growth-mg3n2-zn3n2-thin

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

שיטה להכנת שכבות epitaxial של סגסוגות הורתה ידי המקרטעת מתוארת. מתחם FeRh הורה B2 משמש כדוגמא, כפי שהוא מציג מעבר metamagnetic שתלוי ברגישות במידת הסדר כימי והרכב הסגסוגת המדויק.

גמגום צמיחה ואפיון של epilayers FeRh הורה B2 Metamagnetic

נהלים שונים המפורטות להכין תבניות מוגדרות אטומי לצמיחת epitaxial של סרטים דקים תחמוצת מורכבת. טיפולים כימיים של SrTiO היחיד גבישים 3 (001) וDyScO 3 (110) מצעים בוצעו להשיג משטחים חלקים אטומי, אחד הסתיימו. Ca 2 Nb 3 O 10 - יריעות שמשו כדי ליצור תבניות מוגדרות אטומי על מצעים שרירותיים.

תבניות מוגדרות אטומי לEpitaxial צמיחה של תחמוצת המורכבת Thin Films

מוצג פרוטוקול לגידול ללא זרעים ותשואה גבוהה של מערכי ננו-חוטים ביסמוט באמצעות טכניקת אידוי תרמי ואקום.

צמיחה ללא גרעינים של מערך ביסמוט Nanowire באמצעות אידוי תרמי אבק

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.

הצמיחה epitaxial של perovskite סטרונציום Titanate על גרמניום באמצעות הפקדת אטומית Layer

epitaxy קרן המולקולרי משמש לגדול טרנזיסטורים N-קוטביים InAlN-המחסום גבוהה-אלקטרון-ניידות (HEMTs). פיקוח על הכנת הרקיק, תנאי גידול שכבה ומבנה epitaxial תוצאות בשכבות InAlN חלקות, הומוגנית בעלי רכב HEMTs עם ניידות גבוהה ככל 1,750 סנטימטר 2 / V ∙ שניות.

Beam Epitaxy המולקולרית בסיוע פלזמה של N-קוטבי InAlN-מחסום טרנזיסטורים-ניידות גבוהה-אלקטרון

דרך sulfurization של מתכות המעבר מראש הופקדו, קריסטל 2D שטח גדול ואנכי הטרו-מבנים יכול להיות מפוברק. הסרט העברת ונהלים ייצור המכשיר מודגמות גם בדו ח זה.

הכנת שטח גדול אנכי 2D קריסטל הטרו-מבנים באמצעות Sulfurization של מתכות מעבר סרטים עבור ייצור המכשיר

אנחנו לפברק מתכת/LaAlO3-/SrTiO-3 -heterostructures באמצעות שילוב של לייזר פעמו התצהיר בחיי עיר מגנטרון התזה. דרך magnetotransport, בחיי עיר רנטגן photoelectron ספקטרוסקופיה ניסויים, נחקור פעולת הגומלין בין תופעות אלקטרוסטטית וכימי של הגז אלקטרון מימדי בדאנטה נוצר במערכת זו.

צמיחה ו Electrostatic/כימי מאפיינים של מתכת/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

הפרי באיכות גבוהה Schottky אנשי קשר הכרחי להשגת שער יעיל אפנון ב heterostructure השדה אפקט טרנזיסטורים (HFETs). אנו מציגים את מתודולוגיית ייצור ומאפיינים של דיודות Schottky על heterostructures BeMgZnO Zn-הקוטב/ZnO בגז בצפיפות גבוהה שני אלקטרונים תלת-ממדי (2DEG), מיוצרת על ידי פלזמה בסיוע קרן מולקולרית epitaxy על גן תבניות.

ייצור של דיודות Schottky על Heterostructure BeMgZnO/ZnO Zn-הקוטב גדלה פלזמה בסיוע קרן מולקולרית Epitaxy

פרוטוקול עבור הצמיחה גראפן בסיוע של סרטים באיכות גבוהה האני על המצע הספיר ננו בדוגמת מוצג.

גראפן בסיוע-ואן דר ואלס כאפיאידיי הסרט על בסיס הספיר ננו-בדוגמת המצע עבור דיודות אור אולטרה סגול

קרן מולקולרית מצמידה ספקטרומטר מתכונן ואקום אולטרה הסגול photoionization ההמוני בסינכרוטרון מספקת כלי נוח כדי לחקור את המבנה האלקטרוני של מולקולות בודדות גזיות ואשכולות. מנגנוני העברת פרוטון בהדימרים DNA בסיסם הובהרו בטכניקה זו.

ספקטרומטריית מסת קרן מולקולרית עם קרינת אולטרה סגולה אבק מתכוונן (VUV) Synchrotron

למדו לגדל סרטים אפיטקסיאליים של Mg3N2 ו-Zn3N2 באמצעות אפיטקסיה מולקולרית בסיוע פלזמה. שיטה זו מאפשרת חקר חומרי מוליך למחצה מסוג II-V עם מבנה קריסטלי אנטי-ביקסבייט.

מולקולרית בסיוע מולקולרי הקרן הצמיחה הגידול של Mg₃n₂ ו Zn₃n₂ סרטים דקים

גלה סרטונים נוספים