Name: Crescita epitassiale di perovskite titanato di stronzio su Germanio via Atomic Layer Deposition (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Impara la crescita epitassiale di SrTiO3 su germanio tramite Atomic Layer Deposition per microelettronica. Questo metodo scalabile produce film con bassa densità di trappole e facilita l'integrazione di ossidi cristallini su semiconduttori.

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Questa ricerca è stata supportata dalla National Science Foundation (Awards CMMI-1437050 e DMR-1207342), dall'Office of Naval Research (Grant N00014-10-10489) e dall'Air Force Office of Scientific Research (Grant FA9550-14-1-0090).

1. Preparazione Sr e Ti precursori per gli esperimenti ALD <ol><li> Caricare i puliti, saturatori secchi e nuovi precursori nell&#39;anticamera di un vano portaoggetti. Seguire la procedura di caricamento del cassetto portaoggetti per assicurare il corretto spurgo di aria e umidità. Trasferire il materiale nella camera principale. Nota: Questo gruppo utilizza Umidificatori in-casa costruita (vedi Figura 3) con componenti acquistati in commercio. Dettagli del gruppo di saturazione si possono trovare nella lista dei reagenti e attrezzature specifiche. </li><li> Conservare il precursore di stronzio (bis di stronzio (Sr triisopropylcyclopentadienyl) [(i PR 3 Cp) 2]) e titanio precursore (titanio tetraisopropoxide [Ti (O- i Pr) 4], TTIP) in ambiente inerte (ad esempio, un vano portaoggetti ) dopo l&#39;apertura della confezione originale fornita dal produttore. Nota: Questo gruppo utilizza un cassetto portaoggetti con un livello di umidità no greater a 5 ppm. </li><li> Caricare il precursore nel saturatore tale che il precursore occupa circa 2/3 della parte di vetro del saturatore (circa 5 g). </li><li> Rimontare i Saturatori e garantire una buona fuga si ottiene tenuta. Nota: Questo gruppo utilizza guarnizioni di metallo raccordi a tenuta volto a raggiungere perdite guarnizioni di tenuta. </li><li> Scaricare i Saturatori riempiti dal vano portaoggetti e collegare i Umidificatori pieni al collettore ALD. Nota: I precursori caricati possono essere utilizzati più volte per un periodo prolungato. I precursori nel sistema di questo gruppo in genere richiedono la ricarica ogni sei mesi diventano consumati. Sr (i PR 3 Cp) 2 è un liquido marrone sia RT e la temperatura operativa per questo studio (130 - 140 ° C). TTIP è un liquido chiaro. Quando TTIP si deteriora, in genere a causa di umidità e / o di contaminazione dell&#39;aria, il precursore si trasformerà in un solido bianco. Non vi è stato alcun visiIndicatore di bile di precursore di deterioramento per la Sr (i PR 3 Cp) 2 osservato da questo gruppo. Sr deterioramento precursore viene generalmente rilevato da una diminuzione significativa (superiore al 10%) dei contenuti Sr in crescita ALD ripetibile che utilizza Sr (i PR 3 Cp) 2. </li></ol> 2. Pulizia del Ge (001) substrato <ol><li> Inserire un substrato Ge (001) (18 mm x 20 mm), lato lucido rivolto verso l&#39;alto, in un piccolo becher (25-50 ml). Riempire il bicchiere fino a circa 1 cm di altezza con acetone. Porre il becher in un bagno sonicatore e ultrasuoni per 10 minuti. Nota: Questo gruppo utilizza lucido 4 in Ge wafer singolo lato, tagliate a 18 × 20 mm 2 pezzi con una sega a dadi. Utilizzare fortemente drogato di tipo n Ge se sono necessarie misure elettriche del film (questo studio utilizza wafer Ge Sb-drogati con ρ ≈ 0.04 Ω-cm), altrimenti ogni livello di drogaggio e droganti sono accettabili. </li><li> Decantare la maggior parte della acetone in un contenitore per rifiuti, facendo attenzione a non versare o capovolgere il substrato Ge. Sciacquare le pareti del bicchiere con alcool isopropilico (IPA) e riempire a circa 1 cm di altezza. Versare il maggior dell&#39;IPA in un contenitore di rifiuti, riempire becher da 1 cm con IPA e ultrasuoni per altri 10 min. </li><li> Ripetere il passaggio 2.2, ma sostituire IPA con acqua deionizzata. </li><li> Rimuovere il substrato dal bicchiere con una pinzetta. Essiccare il substrato con una pistola azoto o altro flusso di gas inerte secco. </li><li> Posizionare il substrato nel pulitore UV-ozono ed eseguire il pulitore per 30 min. </li><li> Dopo la pulizia UV-ozono, caricare immediatamente il substrato nel sistema di aspirazione. </li></ol> 3. Caricamento Ge substrato <ol><li> Spostare il trasferimento del campione linea di carrier-cart nella serratura carico. Chiudere la porta valvola per isolare il blocco di carico. </li><li> Spegnere la pompa turbomolecolare blocco del carico e aprire la linea di azoto per sfogare il blocco del carico. CompletarePasso 3,3 attesa del blocco carico per sfogare completamente. </li><li> Posizionare il substrato, lato lucido rivolto verso il basso, in un supporto mm campione di 20 mm × 20. Nota: Tutte le deposizioni vengono eseguiti con il campione verso il basso. Assicurarsi che il supporto sia a filo con il fondo del titolare; altrimenti esperimenti RHEED possono incontrare difficoltà e film non possono depositare in modo uniforme. Un portacampioni questo gruppo utilizza è mostrato in figura 4. </li><li> Aprire la serratura di carico dopo che è completamente scaricato. Collocare il supporto del campione nella posizione aperta carrier-cart allineando le linguette del supporto del campione con i canali della posizione di apertura della spesa e l&#39;abbassamento in posizione. </li><li> Chiudere il blocco del carico e accendere la pompa turbomolecolare blocco del carico. Chiudere la linea di azoto. </li><li> Attendere che la pressione nella serratura carico è di circa 5,0 × 10 -7 Torr prima di aprire la saracinesca di blocco del carico e spostando il carrello attraverso la linea di trasferimento. </li></ol> 4. Ge Deoxidization <ol><li> Trasferire il substrato Ge nella camera MBE. </li><li> Rampa la temperatura del substrato Ge a 550 ° C a 20 ° C • min -1 e poi a 700 ° C a 10 ° C • min -1. Dopo aver tenuto il campione a 700 ° C per 1 ora, raffreddare il campione a 200 ° C con un ° C • min -1 rampa tasso 30. </li><li> Utilizzare RHEED per confermare la superficie ricostruita 2 × 1, come descritto nella sezione Risultati Rappresentante. 26,39 </li><li> Opzionali: Utilizzare XPS per garantire che il substrato Ge (001) è privo di ossidi (descritto nella Sezione 8). </li></ol> 5. Thin Film ALD crescita di STO su Ge substrato <ol><li> Regolare la temperatura del reattore ALD a 225 ° C. </li><li> Sr calore (i PR 3 Cp) 2 a 130 ° C e TTIP a 40 ° C. Mantenere acqua a RT (tra 20 e 25 ° C). Regolare la portata vapore acqueo nel sistema ALDtramite la valvola ad ago attaccato al saturatore tale che la pressione dosaggio di acqua è di circa 1 Torr. Mantenere temperature precursori costanti durante tutto il processo di deposizione. </li><li> Trasferire il campione sotto vuoto al reattore ALD che è stato preriscaldato a 225 ° C e attendere 15 min per il campione raggiunga l&#39;equilibrio termico. </li><li> Commutare la luce di scarico del reattore ALD dalla pompa turbomolecolare alla pompa meccanica. </li><li> Accendere il controllore di flusso per consentire il flusso di gas inerte (questo gruppo utilizza argon). Mantenere una pressione di esercizio di 1 Torr durante l&#39;intero processo di crescita. </li><li> Impostare il rapporto ciclo di unità di Sr a Ti essere 2: 1. Impostare i cicli unità di Sr e Ti a una dose di 2 sec del precursore Sr o Ti, seguito da un argon spurgo 15 sec, e poi una dose da 1 sec di acqua, seguito da un altro 15 sec argon spurgo. </li><li> Regolare il numero di cicli apparecchio per ottenere lo spessore desiderabile. Assicurarsi che la sequenza di ALD ciclismo contieneil meno ripetizione di singole unità mostra Sr o Ti possibili. Ad esempio, un 2: sequenza di bicicletta 3 Sr-to-Ti sarà ottenere risultati migliori quando eseguito come 1-Sr, 1-Ti, seguiti da 1-Sr, 2-Ti, anziché 2-Sr seguite da 3-Ti. Nota: Questo gruppo ha utilizzato 36 cicli di unità di depositare a 2 nm film spesso STO su Ge. </li><li> Opzionali: Utilizzare XPS per verificare la composizione pellicola (descritto nella Sezione 8). </li></ol> 6. ricottura di STO Film <ol><li> Trasferire il campione depositato sotto vuoto nella camera di ricottura. </li><li> Riscaldare il campione a 650 ° C ad una velocità di 20 ° C • min -1 in condizioni UHV (10 -9 - 10 -8 Torr). Mantenere la temperatura a 650 ° C per 5 min, e poi raffreddare il campione a 200 ° C alla stessa velocità. Nota: utilizzare RHEED per valutare il risultato ricottura, come descritto nella sezione Risultati Rappresentante 26,39. </li></ol> 7. FuCrescita rther di STO <ol><li> Ripetere Sezione 5,1-5,5. </li><li> Impostare il rapporto di ciclo dell&#39;unità tra 1: 1 e 4: 3. Mantenere la stessa componente di dosaggio / spurgo all&#39;interno di ciascun ciclo unità. Impostare la sequenza in base ai principi di cui al punto 5.6. </li><li> Regolare il numero di cicli apparecchio per ottenere lo spessore desiderato. </li><li> Ricottura film depositato nel punto 6 del protocollo. </li></ol> 8. Misure XPS <ol><li> Caricare il campione nella camera di analisi XPS e accendere la sorgente di raggi X. Assicurarsi che tutte le porte appropriate / porte sono chiuse per evitare l&#39;esposizione accidentale ai raggi X. </li><li> Creare una nuova scansione selezionando gli elementi (vincolanti gamme di energia) desiderati per l&#39;analisi, o di selezionare un programma di scansione preesistente. Nota: Binding livelli di energia possono essere modificate manualmente, se necessario. Impostare altre impostazioni, come l&#39;energia passaggio, energia di eccitazione, energia passo, e il tempo passo per ottimizzare il rapporto segnale-rumore, ma rimangonocostante in tutte le scansioni elementari di mantenere la comparabilità tra gli spettri degli elementi. La tabella 1 mostra le impostazioni di scansione utilizzate da questo gruppo. </li><li> Controllare se la carica è in corso sul substrato osservando l&#39;energia di legame del picco di un elemento noto come O 1s a 531 eV. Nota: La carica si sta verificando se il picco si è spostato dal suo valore noto. </li><li> Inserire una pistola alluvione nella camera di XPS e accendere la pistola di alluvione se la carica è in corso. Regolare la produzione di energia pistola inondazioni e la distanza dal campione in modo che il picco prescelto è spostato di nuovo alla sua corretta energia di legame. </li><li> Manipolare la posizione di fase per massimizzare l&#39;area osservata sotto di picco di un elemento conosciuto (in genere il 1 O s picco a 531 eV). </li><li> Eseguire la scansione XPS e raccogliere i dati. </li><li> Spegnere la sorgente di raggi X e rimuovere il campione dai XPS. </li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno concorrenti interessi finanziari di rivelare.

La pulizia del substrato Ge è la chiave del successo quando cresce epitassiale perovskite con ALD. La quantità di tempo che un substrato Ge trascorre tra sgrassatura e disossidazione, e la quantità di tempo tra la deossidazione che la deposizione STO, deve essere mantenuta ad un minimo. I campioni sono ancora oggetto di esposizione contaminante anche sotto l&#39;ambiente UHV. L&#39;esposizione prolungata può portare a rideposizione di carbonio accidentale o Ge riossidazione, con conseguente crescita del film poveri. Que...

materiali perovskite stanno diventando sempre più attraente a causa della loro struttura cubica o pseudocubici altamente simmetrica e miriade di proprietà. Questi materiali, con formula generale ABO 3, costituiti da un atomi coordinati con 12 atomi di ossigeno e atomi B coordinati con sei atomi di ossigeno. A causa della loro struttura semplice, ma ampia gamma di elementi possibili, materiali di perovskite forniscono i candidati ideali per i dispositivi eterostruttura. Eterostrutture epitassiali di ossidi vantano ferromagnetico, 1-3 contro / ferroelettrico, 4 multiferroic, 5-8 superconduttore, 7 -. 12 e le funzionalità magnetoresistivi 13,14 Molte di queste proprietà elettroniche desiderabili sono interfacciale e quindi dipendente da pulire, transizioni brusche tra i materiali. La struttura e reticolo quasi identici costanti condivise tra i membri della famiglia perovskite consentono un&#39;eccellente ltraliccio di corrispondenza e, di conseguenza, le interfacce di alta qualità. Prontamente reticolare abbinati tra di loro, così come alcuni semiconduttori, ossidi di perovskite vengono ora rivolto a nell&#39;elettronica metallo-ossido-semiconduttore di nuova generazione. Monolitico integrazione di ossidi cristallini con silicone, prima dimostrato con perovskite titanato di stronzio, SrTiO 3 (STO), da McKee e colleghi, 15 è stato un passo monumentale verso la realizzazione di dispositivi elettronici con perovskite-semiconduttore incorporazione. Epitassia a fascio molecolare (MBE) è la tecnica principale per la crescita epitassiale di ossidi di silicio a causa della crescita layer-by-layer, nonche la pressione parziale dell&#39;ossigeno sintonizzabile necessario controllare amorfa, interfacciale formazione SiO 2 16 -. 19 Tipica crescita MBE STO su si (001) si ottiene disossidazione Sr-assistito di SiO 2. Sotto gli ultra-alto vuoto condizioni (UHV), sro è volatile e subJect per evaporazione termica. Poiché SrO è termodinamicamente preferito rispetto metallo stronzio e SiO 2, deposizione di Sr scavenges ossigeno dallo strato SiO 2 e la SrO risultante evapora dalla superficie. Durante questo processo la superficie del silicio sperimenta una ricostruzione 2 × 1 in corrispondenza della superficie che forma filari di atomi di silicio dimerizzate. Per comodità, ½ monostrato (ML) la copertura di atomi Sr sulla superficie ricostruita riempie i vuoti creati da queste righe dimero. 20 La copertura ½ ML fornisce uno strato protettivo che, con un attento controllo della pressione di ossigeno, in grado di prevenire o controllare interfacciale SiO 2 formazione durante la successiva crescita dell&#39;ossido 21 -. 23 nel caso di STO (e perovskiti con simili partita lattice), il lattice risultante viene ruotata di 45 ° nel piano tale che (001) STO ‖ (001) si e (100) STO ‖ (110) Si, permettendo registro tra il Si (3.84Å Si-Si distanza) e STO (a = 3.905 A) con solo una leggera deformazione di compressione sulla STO. Questo registro è necessario per le interfacce di alta qualità e le proprietà desiderate che possiedono. Silicon divenne industrialmente significativo a causa della elevata qualità del suo ossido interfacciale, ma SiO 2 uso è in fase di esaurimento per materiali in grado di prestazioni equivalenti a più piccole dimensioni caratteristiche. SiO 2 esperienze correnti di fuga elevate quando ultra-sottile e questo diminuisce le prestazioni del dispositivo. La domanda di piccole dimensioni caratteristiche potrebbe essere soddisfatta da film di ossido perovskite con alte costanti dielettriche, k, che forniscono prestazioni equivalenti a SiO 2 e sono fisicamente più spessi di SiO 2 per il fattore k /3.9. Inoltre, semiconduttori alternativi, come il germanio, offrire possibilità di funzionamento del dispositivo più veloce grazie alla mobilità di elettroni e buche più elevati rispetto al silicio. 24,25 Germanio ha anche un INTERFossido Acial, Geo 2, ma a differenza di SiO 2, è instabile e soggetto a disossidazione termica. Così, 2 × 1 ricostruzione è ottenibile mediante semplice ricottura termica sotto UHV, e uno strato protettivo Sr è necessaria per prevenire la crescita di ossido interfacciale durante la deposizione perovskite. 26 Malgrado l&#39;apparente facilità di crescita offerto da MBE, la deposizione di strati atomici (ALD) fornisce un metodo efficace più scalabile e costi rispetto MBE per la produzione commerciale di materiali di ossido. 27,28 ALD impiega dosi di precursori gassosi al substrato che sono auto- limitando nel loro reazione con la superficie del substrato. Pertanto, in un processo ALD ideale, fino a uno strato atomico viene depositato per qualsiasi precursore dosaggio ciclo e continuò dosaggio dello stesso precursore di non depositare materiale aggiuntivo sulla superficie. Funzionalità reattiva viene ripristinato con un co-reagente, spesso un ossidativo o precursore riduttiva (es, Acqua o ammoniaca). Il lavoro precedente ha dimostrato la crescita ALD di diversi film perovskite, come anatasio TiO2, SrTiO 3, Batio 3, e LaAlO 3, su Si (001) che era stata tamponata con quattro unità di celle STO spessore cresciuta tramite MBE. 29 - 34 In unicamente la crescita MBE di ossidi cristallini, ½ copertura monostrato di Sr su si pulita (001) è sufficiente per fornire una barriera contro SiO 2 formazione sotto le pressioni nativi alla tecnica (~ 10 -7 Torr). Tuttavia, in tipiche pressioni di esercizio ALD di ~ 1 Torr, lavoro precedente ha mostrato che quattro celle elementari di STO è necessario per evitare ossidazione della superficie di Si. 29 La procedura descritta qui utilizza l&#39;instabilità di GeO 2 e raggiunge integrazione monolitica di STO sul germanio via ALD senza la necessità di uno strato tampone MBE coltivate. 26 Inoltre, la distanza Ge-Ge interatomica (3.992 Å) sulla sua (100) di superficie permette un registro analogo epitassiale con STO che si osserva con Si (001). Sebbene la procedura qui presentata è specifica per STO sulla Ge, lievi possono consentono l&#39;integrazione monolitica di una varietà di film perovskiti in germanio. In effetti, la crescita ALD diretta di SrHfO cristallino 3 e Batio 3 film sono stati riferiti Ge. 35,36 possibilità supplementari includono il potenziale dell&#39;ossido di gate, SrZr x ti 1-x O 3. 37 Infine, sulla base di studi precedenti di crescita perovskite ALD su una pellicola STO cella quattro unità su si (001) 29 - 34 suggerisce che qualsiasi film che potrebbe essere coltivata sulla piattaforma STO / si potrebbe essere coltivate su un STO pellicola tampone ALD-coltivate su Ge, quali LaAlO 3 e LaCoO 3. 32,38 La moltitudine di proprietà disponibili per eterostrutture di ossidi e notevole somiglianza tra gli ossidi di perovskite suggerire questa procedura potrebbe essere utilizzato to studio precedentemente combinazioni di crescita difficili o impossibili con una tecnica tale industrialmente valida. La figura 1 illustra lo schema del sistema di aspirazione, che comprende ALD, MBE e camere analitici collegati da una linea di trasferimento 12 piedi. I campioni possono essere trasferiti sotto vuoto tra ciascuna camera. La pressione di base della linea di trasferimento viene mantenuta a circa 1,0 × 10 -9 Torr da tre pompe ioniche. Il sistema commerciale ultraviolette e raggi X spettroscopia fotoelettronica angolo risolta (XPS) è mantenuto con una pompa ionica tale che la pressione nella camera analitica viene mantenuta a circa 1,0 × 10 -9 Torr. Il reattore ALD è rettangolare camera di acciaio inox personalizzato con un volume di 460 cm 3 e lunghezza di 20 cm. Uno schema del reattore ALD è mostrato in Figura 2. Il reattore è una parete calda, continuo flusso incrociato tipo di reattore.Campioni posti nel reattore hanno una distanza di 1,7 cm tra la superficie superiore del substrato e il soffitto della camera e 1,9 cm tra la parte inferiore del substrato e il pavimento della camera. Un nastro di riscaldamento, alimentato da un alimentatore dedicato, è avvolto intorno alla camera dall&#39;ingresso di circa 2 cm oltre la porta di scarico e fornisce un controllo della temperatura delle pareti del reattore. Un controllore di temperatura regola la potenza di ingresso al nastro riscaldante secondo una misura di temperatura adottata da una coppia termico posto tra il nastro di riscaldamento e la parete del reattore esterno. Il reattore viene poi completamente avvolto con tre ulteriori nastri riscaldamento di potenza costante fornita da un variac, e un ultimo strato di lana di vetro con rivestimento in alluminio fornisce l&#39;isolamento a promuovere il riscaldamento uniforme. La potenza del variac viene regolato in modo che la temperatura minimo (quando l&#39;alimentazione dedicato alimentazione è spento) del reattore è di circa 175 ° C. Il reattore è passivamente raffreddato tramite aria ambiente. La temperatura del substrato è calcolato usando l&#39;equazione lineare-fit (1), dove T s (° C) è la temperatura del substrato e T c (° C) è la temperatura della parete del reattore, ottenuta misurando direttamente un substrato munito una termocoppia. Un profilo di temperatura esiste lungo la direzione del flusso della camera a causa della saracinesca freddo che collega il reattore alla linea di trasferimento; il profilo di temperatura perpendicolare alla direzione del flusso è trascurabile. Il profilo di temperatura provoca una deposizione Sr ricco all&#39;avanguardia del campione, ma la variazione composizione lungo campione è piccola (meno di 5% di differenza tra i bordi iniziale e finale del campione) secondo XPS. 31 Lo scarico del reattore viene collegato ad una pompa turbomolecolare e una pompa meccanica. Durante il processo ALD, il reattore viene pompato dalla pompa meccanica per mantenere la pressione a circa 1 Torr. Altrimenti, il Reactopressione r viene mantenuta inferiore a 2,0 × 10 -6 Torr dalla pompa turbomolecolare. (1) T s = 0.977T c + 3.4 La camera MBE viene mantenuta ad una pressione basale di circa 2,0 × 10 -9 Torr o inferiore da una pompa criogenica. La pressione parziale di varie specie nella camera MBE è monitorato da un analizzatore di gas residuo. La pressione di H 2 sfondo è circa 1.0 × 10 -9 Torr, mentre quelli di O 2, CO, N 2, CO 2 e H 2 O, meno di 1,0 × 10 -10 Torr. Inoltre, la camera MBE è inoltre dotato di sei celle di effusione, quattro tasche dell&#39;evaporatore fascio elettronico, una sorgente di plasma di azoto atomico e una fonte di plasma di ossigeno atomico con valvola di alta precisione piezoelettrico perdite, e diffrazione di elettroni ad alta energia di riflessione (RHEED ) sistema per il real-time nelle osservazioni di crescita e di cristallizzazione in situ. il sammanipolatore ple consente il substrato viene riscaldato a 1000 ° C utilizzando un riscaldatore carburo di silicio ossigeno-resistenti.

<table><tbody>Pompa criogenica <tr><td>MBE</td><td>DCA</td><td>M600</td><td></td></tr><tr><td>per MBE</td><td>Brooks Automation, Inc.</td>Analizzatore di gas residuo <td>a bordo 8</td><td></td></tr><tr><td>per MBE</td><td>Extorr, Inc.</td><td>XT200M</td><td></td></tr><tr><td>ALD Camera</td> di <td>Reazione Huntington Mechanical Laboratories</td><td></td><td>Produzione su misura, a parete calda, acciaio inossidabile, rettangolare (~20&nbsp; cm di lunghezza, 460 cm3)</td></tr><tr><td>ALD Saturator</td><td>Swagelok/Larson Electronic Glass</td><td>Vedere i commenti</td><td>Costruito su misura con parti fornite da Swagelok e Larson Electronic Glass. Il saturatore è realizzato in acciaio inossidabile 316 e Pyrex. Tutte le parti sono collegate tramite saldatura di testa. Numeri di catalogo 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. Codice prodotto Larson Electronic Glass: SP-075-T.</td></tr><tr><td>Valvole manuali per saturatori</td><td>Swagelok</td><td>SS-DLVCR4-P e 6LVV-DPFR4-P</td><td>Entrambe le valvole con tenuta a membrana sono utilizzate in modo intercambiabile da questo gruppo. I connettori specifici (videoregistratore maschio/femmina/ecc.) da utilizzare dipenderanno dal design effettivo del sistema.</td></tr><tr><td>Valvole ALD</td><td>Swagelok</td><td>6LVV-ALD3TC333P-CV</td><td></td></tr><tr><td>Tubi per sistemi ALD</td><td>Tubi Swagelok</td><td></td><td>316L di varie dimensioni. Questo gruppo utilizza un diametro interno di 1/4"</td></tr><tr><td>ALD alimentatore</td><td>AMETEK Programmable Power, Inc.</td>Regolatore di temperatura <td>Sorensen DCS80-13E</td><td></td></tr><tr><td>ALD</td> Regolatore di temperatura <td>Schneider Electric</td><td>Eurotherm 818P4</td><td></td></tr><tr><td>ALD Valve Controller&nbsp;</td><td>National Instruments</td><td></td><td>LabView Program sviluppato all'interno del gruppo</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 a ~3&deg; angolo di incidenza</td></tr><tr><td>RHEED Analysis System</td><td>k-Space Associates kSA</td><td>400</td><td></td></tr><tr><td>Digital UV Ozone System</td><td>Novascan</td><td>PSD-UV 6</td><td></td></tr><tr><td>Ozone Elimination System</td><td>Novascan</td><td>PSD-UV OES-1000D</td><td></td></tr><tr><td>Titanio tetraisopropossido (TTIP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>87560</td><td>Infiammabile in fase liquida e vapore &nbsp; &nbsp;</td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td>Strontium bis(triisopropylcyclopentadienyl)</td><td>Air Liquide</td><td>HyperSr</td><td>Leggermente reattivo all'aria e all'acqua. Ulteriori informazioni fornite da Air Liquide sono disponibili presso https://www.airliquide.de/inc/dokument.php/standard/1148/airliquide-hypersr-datasheet.pdf</td></tr><tr><td>wafer Ge (001)</td><td>MTI Corporation</td><td>GESBA100D05C1</td><td>4", wafer drogato con Sb lucidato su un lato con &rho; &asymp; 0.04 &Omega;-cm</td></tr><tr><td>Argon (UHP)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acqua</td><td></td><td></td> deionizzata <td>18.2 M&Omega;-cm</td></tr></tbody></table>

crescita epitassiale di perovskite titanato di stronzio su germanio via atomic layer deposition

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

La deposizione di strati atomici (ALD) è un metodo di deposizione commercialmente utilizzato per materiali elettronici. La crescita ALD di film sottili offre il controllo dello spessore e la conformità sfruttando le reazioni autolimitanti tra i precursori in fase vapore e il film in crescita. Gli ossidi di perovskite presentano un potenziale per i materiali elettronici di prossima generazione, ma fino ad oggi sono stati per lo più depositati con metodi fisici. Questo lavoro delinea un metodo per depositare SrTiO3 (STO) sul germanio utilizzando ALD. Il germanio ha una mobilità dei portatori più elevata rispetto al silicio e quindi offre un materiale semiconduttore alternativo con un funzionamento più rapido del dispositivo. Questo metodo sfrutta l'instabilità dell'ossido nativo del germanio utilizzando la disossidazione termica per pulire e ricostruire la superficie Ge (001) fino alla struttura 2×1. La STO amorfa di 2 nm di spessore viene quindi depositata da ALD. Il film STO viene ricotto sotto vuoto ultra-alto e cristallizza sulla superficie Ge ricostruita. Durante questa fase di ricottura viene utilizzata la diffrazione elettronica ad alta energia a riflessione (RHEED) per monitorare la cristallizzazione STO. Il sottile strato cristallino di STO funge da modello per la successiva crescita di STO che è cristallino così come cresciuto, come confermato da RHEED. sul posto La spettroscopia fotoelettronica a raggi X viene utilizzata per verificare la stechiometria del film prima e dopo la fase di ricottura, nonché dopo la successiva crescita della STO. Questa procedura fornisce un quadro di riferimento per ulteriori ossidi di perovskite da depositare sui semiconduttori tramite metodi chimici, oltre all'integrazione di eterostrutture più sofisticate già realizzabili con metodi fisici.

Le figure 5 e 6 mostrano tipica raggi X fotoelettroni spettri e immagini RHEED da un substrato di Ge puliti e disossidato. Un substrato Ge successo-disossidato è caratterizzato dalla sua &quot;faccina&quot; 2 × 1 ricostruito modello RHEED. 26,39 Inoltre, le linee Kikuchi si osservano anche nelle immagini RHEED, che indicano la pulizia e l&#39;ordine a lungo raggio del campione. 40 la nitidezza e l&#39;intensità del modello di diffra...

Dettagli Questo lavoro le procedure per la crescita e caratterizzazione di SrTiO cristallina 3 direttamente su substrati germanio per deposizione strato atomico. La procedura illustra la capacità di un metodo di crescita all-chimico per integrare ossidi monoliticamente su semiconduttori per dispositivi a semiconduttore metallo-ossido.

Crescita epitassiale di perovskite titanato di stronzio su Germanio via Atomic Layer Deposition

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

L'obiettivo generale di questa procedura è coltivare ossidi perovskiti cristallini con alta costante dielettrica mediante un processo scalabile, in modo che funzionino come gadoxidi direttamente sul germanio, una piattaforma futura per la microelettronica. Questo metodo può rispondere a domande fondamentali nel campo della microelettronica: ossidi cristallini in grado di legarsi attraverso l'interfaccia possono produrre film con densità estremamente basse di trappole e stati di interfaccia? Il vantaggio principale di questa tecnica è la facilità di implementazione in un ambiente produttivo e la sua immediata estendibilità ad architetture tridimensionali per dispositivi.Generalmente, le persone nuove rispetto a questo metodo incontreranno difficoltà a causa dell'inesperienza nel manipolare i precursori e della necessità di sincronizzare correttamente la sequenza delle fasi per il particolare hardware presente nel reattore. Abbiamo avuto per la prima volta l'idea di questo metodo quando dei collaboratori avevano depositato direttamente perovskiti su geranio utilizzando l'epitassia a fascio molecolare, e abbiamo pensato di adattare il loro processo alla deposizione a strato atomico. L

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Calcolo teorico e verifica sperimentale per la riduzione della dislocazione in strati epitassiali di germanio con vuoti semicilindrici su silicio

Impara la crescita epitassiale di SrTiO3 su germanio tramite Atomic Layer Deposition per microelettronica. Questo metodo scalabile produce film con bassa densità di trappole e facilita l'integrazione di ossidi cristallini su semiconduttori.

Crescita epitassiale di perovskite titanato di stronzio su Germanio via Atomic Layer Deposition

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