Noi fabbricare eterostrutture di metallo/LaAlO3/SrTiO3 utilizzando una combinazione di deposizione laser pulsato e in situ magnetron sputtering. Attraverso magnetotransport ed in situ esperimenti di spettroscopia fotoelettronica a raggi x, studiamo l'interazione fra fenomeni elettrostatici e chimici del gas elettronici bidimensionali quasi formata in questo sistema.
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Articolo metodologico
Crescita ed elettrostatico/chimica proprietà di metallo/LaAlO3/SrTiO3 eterostrutture
In questo articolo
Sommario
Abstract
Il sistema quasi 2D elettrone (q2DES) che si forma all'interfaccia fra LaAlO3 (LAO) e SrTiO3 (STO) ha attirato molta attenzione da parte della comunità elettronica ossido. Una delle sue caratteristiche di segno distintivo è l'esistenza di uno spessore di LAO critico di 4 unità-celle (uc) per conducibilità interfacciale ad emergere. Anche se elettrostatiche meccanismi sono stati proposti in passato per descrivere l'esistenza di questo spessore critico, l'importanza dei difetti chimici è stato recentemente accentuato. Qui, descriviamo la crescita delle eterostrutture di metallo/LAO/STO in un sistema ultra-ad alto vuoto (UHV) cluster combinando deposizione laser pulsato (a crescere il LAO), magnetron sputtering (per far crescere il metallo) e spettroscopia fotoelettronica a raggi x (XPS). Studiamo, passo dopo passo, la formazione e l'evoluzione del q2DES e le interazioni chimiche che avvengono tra il metallo e il LAO/STO. Inoltre, esperimenti di magnetotransport delucidano sul trasporto e proprietà elettroniche della q2DES. Questo lavoro sistematico non solo viene illustrato un modo per studiare l'interazione elettrostatica e chimica tra il q2DES e il suo ambiente, ma anche Sblocca la possibilità agli strati tappatura multifunzionale di coppia con la ricca fisica osservata in bidimensionale sistemi elettronici, permettendo la realizzazione di nuovi tipi di dispositivi.
Introduzione
Sistemi di elettroni 2D quasi (q2DES) sono stati utilizzati estesamente come un parco giochi per studiare una moltitudine di bassa dimensionalità e fenomeni quantistici. A partire dalla carta seminale sul sistema LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO)1, uno scoppio di diversi sistemi che ospitano nuove fasi interfacciale elettronici sono stati creati. La combinazione di diversi materiali ha portato alla scoperta di q2DESs con proprietà aggiuntive, ad esempio di polarizzazione di spin sintonizzabile campo elettrico2, elettrone estremamente elevata mobilità3 o fenomeni accoppiati a ferroelett....
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Protocollo
Nota: Tutti e 5 i passaggi descritti nel presente protocollo possono essere messo in pausa e riavviati in qualsiasi momento, con la sola condizione che il campione è tenuto sotto alto vuoto dal passaggio 3.4 a 5.
1. STO(001) substrato terminazione:
- Riempire un pulitore ad ultrasuoni (con un trasduttore di 40 kHz) con acqua e riscaldare fino a 60 ° C. Riempire un bicchiere di vetro borosilicato con acetone. Indipendente della dimensione del becher, assicurarsi di riempire con almeno il 20% del suo volume massimo, per garantire che i substrati sono immersi.
- Posizionare un fuori il casella terminazione mix si....
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Risultati
Il sistema completo sperimentale usato per la crescita e caratterizzazione è illustrato nella Figura 2. Avendo diverse configurazioni di memoria collegati in UHV attraverso una camera di distribuzione è altamente consigliato per accertarsi che la superficie del campione dopo ogni processo di crescita è mantenuto incontaminato. La camera di PLD (Figura 3), magnetron sputtering (Figura 7) e camera di X.......
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Discussione
Durante la chiusura del substrato, uno dovrebbe essere estremamente attento con il tempo sommergenti in soluzione di HF. Abbiamo osservato sotto - e sovra - etched superfici di varia solo 5 s per quanto riguarda la ricetta originale. Inoltre, abbiamo osservato una dipendenza tra substrato passo dimensioni e tempo di sommersione. Per dimensioni di passaggio inferiori (meno di 100 nm) sommergendo 30 s potrebbe portare a sovra-incisione, anche se in seguito la procedura di ricottura potrebbe essere sufficiente per ricostrui.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro ha ricevuto sostegno dall'ERC Consolidator Grant n. 615759 "Menta", la regione Île-de-France DIM "Oxymore" (progetto "NEIMO") e il progetto ANR "NOMILOPS". H.N. era parzialmente supportati dal programma Core Core di EPSRC-JSPS, JSPS sovvenzione per la ricerca scientifica (B) (#15 H 03548). A.S. è stata sostenuta dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft (HO 53461-1; postdoctoral fellowship per A.S.). D.C.V. ringrazia il Ministero francese dell'istruzione superiore e ricerca e CNRS per il finanziamento della sua tesi di dottorato di ricerca. J.S. grazie l'Università Paris-Saclay (programma D'Alembert) e il CNRS per finanziare la sua permanenza al CNRS/Thales.....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Deposizione laser pulsata | SUPERFICIE | PLD Workstation + UHV Cluster System | |
| KrF Laser ad eccimeri | coerente | Compex Pro 201F | |
| Riflessione Diffrazione di elettroni ad alta energia (pistola elettronica) | R-Dec Co., Ltd. | RDA-003G | distribuito in Europa da SURFACE. |
| Diffrazione di elettroni ad alta energia a riflessione (telecamera CCD) | k-Space Associates, Inc. | kSA 400 | |
| Attenuatore di fascio laser variabile | Metrolux | ML 2100 | |
| Sensore laser ad eccimeri | coerente | J-50MUV-248 | |
| LaAlO3 target | CrysTec | Target monocristallino | |
| SrTiO3 sottendi | CrysTec | Diverse dimensioni. Possibilità di ordinare TiO2 terminato. | |
| Acido fluoridrico tamponato HF Technic | BOE 7:1 | = BOE 7:1 (HF : NH4F = 12,5 : 87,5%) in Qualità VLSI. | |
| Pasta d'argento | DuPont | 4929N | conduttivo Argento composito. |
| Pulitore ad ultrasuoni | Bransonic | 12 | da bagno per pulizia ad ultrasuoni |
| AET Technologies | Forno per trattamento termico Bicchiere | ||
| vetro borosilicato | VWR | 213-1128 | Forma Iow |
| Bicchiere in PTFE | Dynalon Bicchiere | ||
| Supporto per substrato "dipper" | Eberlé | Bilanciere su misura | |
| Magnetron Sputtering | PLASSYS | Sistema di sputtering | 5 camere per bersagli. |
| Obiettivi metallici | Neyco S.A. | Purezza > 99,9% | |
| Sistema di spettroscopia fotoelettronica a raggi X | Sorgente | Omicron Custom XPS System | |
| raggi X | Omicron | DAR 400 | a doppio anodo. |
| Analizzatore di energia | Omicron | EA 125 | |
| Microscopia a forza atomica | Bruker | Innova AFM | |
| Sonde per microscopia a forza atomica | Olympus | OMCL-AC160TS-R3 | Micro Cantilevers |
| Wire bonding | Kulicke & Magnete Soffa | 4523AD | |
| PPMS | Quantum Design | PPMS Dynacool | 9T. |
Riferimenti
- Ohtomo, A., Hwang, H. Y. A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Nature. 427, 423-426 (2004).
- Stornaiuolo, D., et al. Tunable spin polarization and superconductivity in engineered oxide interfaces. Nat. Mater. 15 (....
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Ristampe e permessi
