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研究記事

マンガン共スパッタリングによるBi2Te3 薄膜の熱電特性向上

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DOI：

10.3791/71082

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2026年6月5日

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Solar Energy Research Institute (SERI), Universiti Kebangsaan Malaysia, 2Faculty of Science and Technology, Universiti Sains Islam Malaysia, 3Department of Manufacturing and Materials Engineering, Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia

この記事について

サマリー

マンガンドーピングされたBi2Te3 薄膜を製造し、マンガン入力が構造的および熱電輸送特性に与える影響を評価するために、無線周波数共スパッタリングプロトコルが開発されました。中程度のマンガンの取り込みは膜の均一性とパワーファクター関連の輸送挙動を改善し、一方でマンガンの投入量が高いと構造の無秩序と抵抗率が増加しました。

要約

Bi2Te3は低温エネルギー変換のベンチマークとなるn型熱電(TE)材料ですが、その小さなバンドギャップは熱生成寄生キャリアのため効率を低下させる可能性があります。元素ドーピングはTE性能向上のために検討されていますが、マンガン(Mn)ドーピングBi2Te3薄膜に関する体系的な研究は限られています。本研究では、一定のBi2Te3堆積条件を維持しつつ、Mnターゲットパワーを変化させてMnドープされたBi2Te3薄膜を製造するために、高周波マグネトロンの共スパッタリングワークフローを用いました。構造的、微細構造的、組成的、TEの輸送特性は、X線回折、電界放射走査型電子顕微鏡、エネルギー分散型X線分光法、温度依存輸送測定を用いて評価されました。X線回折により、菱面体Bi2Te3相が好ましい(015)方向で保持されることが確認され、ピークの2θ値へのシフトはMn関連格子収縮と一致しました。すべてのフィルムは負のシーベック係数を示し、n型伝導を裏付けました。Mnドーピングの増加はシーベック係数の大きさを増大させましたが、同時に電気抵抗率も増加し、輸送のトレードオフを示しました。5 W Mn出力で堆積されたフィルムは、低い抵抗率と十分な熱電力により、523 Kで529.33 μW m−1 K−2の最高パワーファクターを達成しました。これらの結果は、適度なMnの組み込みが測定温度範囲内でBi2Te3薄膜のパワーファクター関連性能を向上させることを示しています。

概要

熱電(TE)材料は、主にゼーベック効果とペルティエ効果を通じて熱を持続可能な電気エネルギーへの変換に重要な役割を果たします。TE材料の性能は通常、パワーファクター(PF = S2/ρ)を用いて評価されます。ここでSはシーベック係数、ρは電気抵抗率1,2です。高いSと低いρの組み合わせは効率的なキャリア輸送を示し、廃熱回収、マイクロ発電、産業システムやマイクロエレクトロニクスの半導体冷却などの応用に不可欠です。

さまざまなTE材料の中で、ビスマステルリド(Bi2Te3)は、室温近い用途での効率性で注目されています。しかし、実際の運用は脆性、機械的柔軟性の制限、そして適度な性能指数(zT)により制限されており、これらは大規模実装の課題となっています。特にマグネトロンスパッタリングをはじめとする薄膜製造技術の最近の進歩は、これらの制約を克服する有望なアプローチを示しています。薄膜は組成や微細構造の制御を改善し、キャリアの移動度や機械的柔軟性を高めることが可能です。これらは高効率TEデバイスにとって重要です。これらの特性を無線周波数(RF)マグネトロンスパッタリングで調整する能力は以前から実証されており、均一なBi2Te3 薄膜の製造に用いられ、厚さ調整可能かつドーピングレベル7となっています。

特にマンガン(Mn)に対するカチオンドーピングは、Bi2Te3のTE特性を改善する有望な戦略として浮上しています。MnドープされたBi2Te3の研究は他のドーパントを用いた研究ほど広範ではありませんが、関連系からの証拠はMnの導入が電気的および構造的特性の両方を向上させる可能性を示唆しています8。Mnの取り込みはキャリア濃度と移動度に影響を与え、Seebeck係数と電気伝導率に影響を与え、これらがTE材料9のPFを決定することが報告されています。さらに、Mnの取り込みは、格子ひずみや点欠陥を導入する可能性のある置換的または欠陥関連の組み込み機構の観点からも議論されています。これらの改変はフォノン散乱を促進し、格子熱伝導率を低下させる可能性があり、これらはTE性能に重要な寄与要因です。Bi2Si2Te6のような関連するMnドープ化合物に関する研究は、Mnが電荷輸送を改善し局所磁気モーメントを導入し、フォノン散乱効果を強化し、双極伝導を低減する可能性を示唆しています。したがって、ミノノが微細構造の進化、欠陥形成、晶粒成長に与える影響は、TE材料の機械的および熱的安定性の向上に重要です10,12。

しかし、過剰なMn取り込みはMnTeのような二次相を促進し、輸送挙動を複雑にする可能性があります。したがって、Mn入力は慎重に制御されなければなりません。さらに、MnはBi2Te3格子内に受容体状態を導入し、トポロジー表面輸送の抑制、ギャップの開放、自由キャリア密度の低下、十分なドーピング下での金属から絶縁伝導または局所伝導へのクロスオーバーを通じて伝導挙動を変化させる可能性があります15,16.これらの考慮事項は、スパッタリング中のミネソタ州の組み込み制御が、信頼できる構造と性質の関係を確立する重要性を強調しています。

最近の研究では、MnがBi-2Te-3ベースの薄膜に組み込まれ、構造や電子輸送に測定可能な影響を与えることが示されています。Bi2−xMnxTe3薄膜は構造的および電気的特性においてMn依存性の変化を示します18。一方、Mn:Bi2Te3薄膜も輸送測定を通じて研究されており、Mnの取り込みが宿主Bi2Te3相を完全に抑制することなく起こり得ることを示しています。19相です。近年では、マグネトロンスパッタリングによりナノ結晶MnドープされたBi2Te3薄膜の製製が可能となり、スケーラブル薄膜堆積手法20を用いたMn組み込みの実現可能性を支持しています。しかし、テクスチャ工学、空虚欠陥変調、キャリア工学で最適化された代表的なスパッターn型Bi2Te 3薄膜と比較すると、MnドープされたBi2Te3薄膜の体系的な最適化は比較的十分に研究されていません 7,21。このギャップが、ここで提示された管理されたMn入力研究の動機となりました。

本研究では、MnドープされたBi2Te3薄膜を制御されたMn入力系列を用いたRFマグネトロン共スパッタリングで製製し、X線回折(XRD)、電界走査型電子顕微鏡(FESEM)、エネルギー分散型X線分光法(EDX)、温度依存のジーベック係数および電気抵抗率測定を用いて評価しました。図1は本研究で用いられた共スパッタリング構成を概略的に示しています。目的は、一貫したスパッタリングフレームワークを用いて、Mn入力がフィルムの微細構造およびPF関連の輸送挙動にどのように影響するかを、同等の処理条件下で検証することでした。

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図1。MnドープBi2Te3 薄膜堆積に用いられたRFマグネトロン共スパッタリング構成の回路図。 Bi2Te3 ターゲット、Mnターゲット、基板ホルダー、および堆積室内の基板位置を示す共スパッタリング配置の回路図。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

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プロトコル

本研究ではヒト参加者、動物被験者、または生物学的組織は使用されませんでした。したがって、機関倫理の承認は必要ありませんでした。

概要
MnドープされたBi2Te3 薄膜は、RFマグネトロン共スパッタリングによってソーダ石灰ガラス(SLG)基板上に堆積されました。沈着は意図的な基板加熱なしに行われ、スパッタリング中のチャンバー/基板温度は298 K±1 Kで維持されました。両スパッターガンの目標から基板までの距離は55mmに固定されていました。Bi2Te3 ターゲットは固定RF出力100Wで動作し、MnターゲットのRF出力は0、5、10、15Wと変化させてドーピングシリーズ全体でMnの組み込みを調整しました。4 sccmのスパッタリングガスとしてアルゴン(Ar)が使用され、プラズマ安定化後、堆積中の作動圧力は約3〜5× 10⁻3 Torrで維持されました。基板ホルダーはフィルムの均一性を支えるため、10回転毎分の固定方向に連続的に回転させられていました。30分の浸着後の膜厚は、MnのRFパワーにより0.722〜1.195μmの範囲でした(表2)。このプロトコルは、標準的な真空操作とRFスパッタリングおよび紫外線(UV)オゾン装置の安全な運転に慣れていることを前提としており、使用されるスパッタリングシステムによってはわずかな調整が必要になる場合があります。

基質の準備
SLG基板は1.5cm×2.5cmの片に切り分け、縁を扱って汚染を防ぎ、実験用洗剤で徹底的に洗浄しました。基質はDI水で調製した希釈した実験用ガラス用洗剤溶液で洗浄され、目に見える残留物が残らなくなるまで徹底的にすすいできました。すべてのすすぎ工程には、抵抗率≥18.2 MΩ·cm、298 KのDI水が使用されました。基板はメタノール、アセトン、イソプロピルアルコールを用いて37kHzでそれぞれ10分間超音波洗浄され、その後353 K23の温度制御超音波洗浄で20分間DI水で洗浄されました。洗浄後、基材は清潔なピンセットで縁を保持し、穏やかな窒素ガス(N2、純度99.99%)で乾燥させ、目に見える液体が残らなくなるまで続け、393Kのホットプレートで10分間加熱して残留水分を取り除きました。堆積直前には、基板を機器のデフォルト動作条件で10分間UV-オゾンクリーナーで処理しました。

チャンバー準備とターゲット設置
堆積前に、チャンバー内部の粉塵を除去し、清潔なゴムブロワーを使って銃をスパッターさせました。ブロワーは使用前に数回目視で検査され、チャンバーから離れた場所で数回パージされ、偶発的な粒子侵入を最小限に抑えました。最初の堆積作業前に、古いホイルはすべて取り除かれ、新しい重厚なアルミホイルでチャンバー表面を覆い、基板ホルダーを覆いました。ホイルは、ポンプや基材の回転時の移動を防ぎ、過去の堆積物の残留物による汚染を減らすためにしっかりと固定されました。チャンバーの観測窓は、ガラスの膜の蓄積を最小限に抑えつつ、事前スパッタリングや堆積時のプラズマ観察を可能にするため、ガラスの膜の厚み(直径約94mm)で保護されていました。Bi2Te3 の標的はRF砲1に、Mn標的はRF砲2に設置され(図2)、両標的が中央に固定され確実に組み立てられ、砲はアルミニウムシールドで覆われました。ターゲットに対して追加の事前清掃は行われませんでした。しかし、表面汚染物や天然酸化物を除去するためのプレスパッタリング工程で表面調整が行われました。基質ホルダーはメタノールで拭き取り、完全に乾かしました。電気的絶縁は続通(可聴)モードでマルチメーターで確認されました。アースはチャンバー本体と銃のハウジング間で可聴トーンが検出された場合に認められ、電気的絶縁はチャンバー本体と各目標面間でトーンが検出されなかった場合(開回路)で確認されました。

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図2。MnドープBi2Te3 薄膜浸着に使用されたRFマグネトロン共スパッタリングシステムの注釈付き写真。 スパッタリングチャンバー、RFガン、Bi2Te3 およびMnターゲット、基板ホルダー、基板、冷却システム、真空ポンプ、薄膜堆積時に使用されたパラメータ制御ユニットを示す代表的な写真。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

MnドープBi2Te3 薄膜沈着
前置物
テスト基板は最初に回転基板ホルダーに置かれ、ターゲット調整中の沈着安定性を評価しました。チャンバーの扉が閉まり、ポンプダウンが開始されました。開始時にドア周辺に優しい圧力をかけて適切な密閉を確実にし、圧力降下は計器で確認されました。チャンバー圧力は、スパッタリングシステムコントローラーと統合されたシステム真空計で監視されました。ポンプはチャンバー圧力が≤5×10⁻³ Torrに達するまで続けました。システムは、安定化期間中の圧力ドリフトが≤2×10⁻⁴ Torrに相当する~3分間安定した時点で、システムが準備完了とみなされました。

冷却システムは作動し288Kに設定され、プラズマ点火前に両方のスパッターガンで能動的な冷却液循環を確保しました。冷却は再循環されたDI水で行われました。高純度アルゴンガス(Ar、≥99.999%)を4 sccmで導入し、約2〜5分間安定させ、流量が≥3.9 sccmで安定するまで放置しました。基板の回転は固定方向で10回転に設定され、事前スパッタリングと堆積の間も連続的に維持されました。その後、RF電源とマッチングネットワークコントローラが電源を入れられました。

両RF銃とも、Min/Max機能でマッチングネットワーク設定を調整し、Load=50W、Tune=50Wになると、コントローラーモードはマニュアルからオートマッチングに切り替わりました。プラズマ点火前に反射電力は最小化され、受け入れ閾値として≤5Wの反射電力が用いられました。事前スパッター調整のために、Bi2Te3 砲ではプラズマ点火前にRF出力を50W、Mn銃では10Wに設定されていました。安定プラズマとは、目に見えるちらつきや急激な圧力の急上昇なしに~1〜2分間持続する一定の光と定義されました。目視検査に加え、反射出力が≤5Wを維持し、動作圧力変動が±5%以内に約1〜2分維持された場合にプラズマの安定性が確認されました。両砲で安定したプラズマが得られた後、標的は表面汚染と天然酸化物を除去するために15分間の事前スパッタリングが行われました。プラズマが点火しない場合はスパッタリングを止め、Arフローを10秒間オフにしてから流れを回復させて点火を再開することで短いArリセットが行われました。プラズマ点火は砲につき最大3回試みられました。3回の点火が失敗した場合は、プロセスを終了し、ガス流量、冷却循環、適合条件の検査のためにシステムを安全な待機状態に戻しました。事前スパッタリング後、試験基板を取り外し、洗浄した基板を堆積作業のために積み込みました。

薄膜堆積
堆積用基材を積み込む前に、清潔なゴムブロワーでチャンバー内部およびサンプルホルダー領域のほこりを除去し、観察窓はプラズマ観察用の清潔なペトリ皿蓋で保護されました。標的は適切に装着され、中央に位置し、良好な状態であることが確認されました。ターゲットは、表面が無傷で均一な色合いを持ち、ひび割れや深い穴、剥離、アーク状の跡(「焼け跡」)、または緩い粒子がない場合に適していると判断されました。さらに、各ターゲットはしっかりと固定され、スパッターガン内で適切に中央に固定される必要がありました。洗浄された基材は回転するホルダーの外側(ホルダー中心から約5〜10 mm)に対称に配置され、長辺はホルダーの縁に平行に配置されました(図2)。

その後、チャンバーは基圧5×10−5 Torr以下までポンプで送り込まれました。最初の堆積ランでは、少なくとも5時間、または基準圧が目標値に安定するまで排出が行われました。基圧安定性は、約10分間の≤5%の圧力ドリフトと定義されました。基圧に達した後、冷却システムは288 Kで安定化し、Ar流量は4 sccmに設定されて安定化(≥3.9 sccm)、基板回転は10 rpmで維持されました。両銃のマッチングネットワーク設定(装填=50W、チューン=50W)が確認され、オートマッチングも有効化されました。

堆積は、Bi2Te3 RF電力を100Wに固定し、MnのRF電力を最初のMnドープ条件として5Wに設定して実施されました。Bi2Te3 およびMnスパッター砲の目標から基材までの距離は55mmに固定されていました。プラズマ点火を容易にするために、Bi2Te3 砲は70Wで起動し、10秒ごとに5Wずつ増強して100Wに達することができました。Bi2Te3 の電力読み取りが100Wで約30秒の間維持され、プラズマの安定性が確認された後にのみ堆積タイマーが開始されました。フィルムは30分間のデトメントが行われました。主要な共スパッタリングパラメータは 表1にまとめられています。断面解析により得られた薄膜厚さは0.886 μm(0 W)、0.722 μm(5 W)、1.079 μm(10 W)、1.195 μm(15 W)でした(表2)。沈着工程は、10Wおよび15WのMnRF出力に対して、Bi2Te3 の出力、Ar流量、回転速度、基圧、温度、堆積時間を変更せずに繰り返しました。

パラメータBi2Te3 ターゲットミネソタ・ターゲット
RF電力(W)1000, 5, 10, 15
作動ガスアルアル
ガス流量(sccm)44
ベース圧力(Torr)5 × 10⁻⁵5 × 10⁻⁵
ターゲットから基質までの距離(mm)5555
プレスパッタリング時間(min)1515
基板回転速度(rpm)1010
沈着温度(K)298±1298±1
堆積時間(min)3030

表1:MnドープBi2Te3 薄膜の製造に用いられるRFマグネトロンの共スパッタリングパラメータ。

堆積後の取り扱い
沈殿時間が終わると、システムはシャットダウンシーケンスを完了することが許されました。シャットダウンはシステムコントローラを通じて開始され、まずRF出力が停止され、その後Ar流量を0 sccmに減らし、冷却システムはチャンバーの排気とスパッターガンのほぼ周囲温度に戻るまで作動したまま維持されました。機器の損傷を避けるため、ターボ分子ポンプ(TMP)が停止した後にのみチャンバーが排気されました。TMPの状態指示器は、ポンプが停止(速度=0)したかを確認してから排気しました。チャンバーは乾燥窒素を通ってゆっくりと排気され、圧力の均等化と粒子の攪乱を最小限に抑えました。

チャンバーは圧力がほぼ大気圧(≈760 Torr)に戻り、抵抗なく開けられるようになってから開きました。サンプル採取時には、汚染や微粒子への曝露を減らすためにマスクと手袋を着用しました。サンプルは清潔なペトリ皿に移され、真空保存容器に保管されました。特性評価は通常、堆積後24〜72時間以内に行われました。試料除去後、チャンバーは約10〜15分間ラフポンプされ、TMP運転前に必要な典型的な粗圧範囲(約10〜1 Torr)に達し、周囲の空気と湿気の曝露を減らしてから、残りのシステム制御装置を停止しました。

成長後の日常的な特性評価と計算
結晶構造は、Cu Kα放射(λ = 1.5406 Å)を用いたθ–2θ XRDによって検証され、Bi2Te3の相形成、好ましい配向、および標準的なJCPDS/ICDD文献24,25と比較して二次相の可能性をスクリーニングしました。スキャンは2θ=5–80°の間隔で、ステップサイズ0.05°、計数時間は1ステップあたり0.5秒、連続スキャンモードで、40 kV・40 mAで動作するCu管を使用して収集されました。半定量比較では、視覚的に検証された自動ベースラインルーチンを用いて背景補正を行い、その後固定閾値を用いた自動ピークサーチを行い、その後特定されたピークをPDFマッチング26に用いました。回折パターンはBi2Te3(PDF 00-015-0863)およびMn関連の参照カード(α-Mn(PDF 00-032-0637)およびβ-Mn(PDF 00-033-0887)に照合されました。報告されたマッチングパーセンテージは、薄膜の好ましい配向が強度ベースの相推定に偏りをつける可能性があるため、相の結晶寄与の比較指標としてのみ使用されました。

結晶粒の大きさは、シェラー法2.2.28を用いて優勢なBi2Te3(015)反射から推定されました。(015)ピーク位置(2θ)はXRDパターンから記録され、半最大時の全幅(FWHM, β)はガウスピークフィッティングで得られ、基準線は制限された(015)フィッティングウィンドウ上で局所背景に固定され、βは度数で記録されました。残差が体系的な偏差なく最小化された場合にフィットが認められました。ブラッグ角はθ = (2θ)/2として計算され、βをラジアンに変換したのは次の通りです:

figure-protocol-2

その後、結晶粒の大きさはシェラー方程式を用いて計算されました。

figure-protocol-3

ここで K = 0.89、 λ = 1.5406 Å、 βrad はラジアン単位の FWHM、θ は(015)ピーク29のブラッグ角です。得られた D 値はÅからnmに10で割って変換されました。ピーク広がりからマイクロひずみ(ε)は以下を用いて推定されました:

figure-protocol-4

ここで β はラジアン単位のFWHM、θはブラッグ角30です。転位密度(δ)は結晶内の欠陥密度を表し、結晶粒のサイズから次のように計算されました:

figure-protocol-5

ここでDは結晶粒の大きさです。この研究では、Dはnmで表されていたため、 δ はnm−²³1で報告されました。代表的な構造計算、例えば、β変換、結晶粒サイズ、微細ひずみ、転位密度は 補足表1にまとめられています。

表面微細構造はFESEMによって評価され、3.0 kVで動作し、100.0 k×倍率、視野角=2.79 μm、スケールバー=100 nm)を用いて、すべてのMn条件下で直接比較を行いました。32。サンプルは導電性カーボンテープでアルミニウム製のスタブに取り付けられました。導電性コーティングは施されませんでした。低加速電圧(3.0 kV)と安定した撮影条件を使用することで充電を最小限に抑えました。フィルム組成は、検出器と電子顕微鏡33を統合して取得したEDXを用いて評価されました。EDX点スペクトルは15.0 kVで取得され、点解析モードでは動作距離~8.0〜8.2 mmでした。取得は機器のデフォルト設定で行われ、背景引き算を用いた定量分析でwt.%およびat.%値を報告しました。

面内TE輸送はシーベック/抵抗率測定システムを用いて測定されました。薄膜試料(~2.0 cm × 1.5 cm)はプラチナ製の4接点アダプター(図3)で取り付けられ、約25 K34の温度勾配の下でPt規格に対してシーベック係数(S)を測定しました。測定は、ヘンガス大気圧(~1気圧)下で323〜523 Kの段階的に行われました。設定点間で温度は平均的に~5〜6 K·min⁻¹で上昇し、各設定点で試料はSおよびρの測定値が安定するまで(通常は~2〜3分)平衡させました。その後、各温度点ごとに1.5分間隔で3回連続で測定されました。PF値は、測定されたS(V/K)と電気抵抗率ρ(Ω·m)から、次の式35を用いて計算されました。

figure-protocol-6

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図3。プラチナ製4接点アダプターを用いた平面内熱電(TE)測定用の薄膜取り付け構成。 NmドープされたBi2Te3 薄膜のシーベック係数および電気抵抗率測定中の取り付け配置を示す代表的な写真で、プラチナアダプター、熱電対プローブ、電気接点パッドが含まれます。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

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結果

Mnパワーシリーズ(0、5、10、15W)の代表的な結果を示しており、構造および輸送比較の制御条件として無ドーピングフィルム(0W)を用います。

結晶構造(XRD)
XRDパターンは、図4に示すように、すべてのサンプルがMnの出力系列全体で菱面体Bi2Te3相(JCPDS No. 15-0863)を保持していることを確認しています。強い(015)好ましい配向を含む支配的な反射は、Mn共スパッタリング後もBi2Te3結晶構造が保持されたことを示しています。Mnの取り込みを示す重要な指標は、Mn入力の増加に伴い、支配的な回折ピークがより高い2θ値にわずかにシフトすることです。このシフトは図5の重ねられたXRDパターンに示され、表2の(015)...

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ディスカッション

この研究は、Bi2Te3薄膜のTE挙動を調整するために、MnのRF入力を制御しつつ一定のBi 2Te 3ターゲットパワーを維持するRF共スパッタリングワークフローを示しました。XRDは、すべてのサンプルに好ましい(015)向きを持つ菱面体Bi2Te3相(JCPDS番号15-0863)の存在を確認しました。(015)反射がより高い2θ値に体系的にシフトしていることは、Mn関連格子の収縮やXRD検出限界内にMnが組み込まれる可能性と一致し、表2に示されるピークの広がり、ε値の増加、δ値の増加は、より高いMn入力時の格子歪みと欠陥密度の増加を支持しています33,57.FESEMの観測はさらに、低Mn入力におけるよりコンパクトで相互接続された粒ネットワークへの質的進化を示し、観測さ...

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開示事項

著者らは競合する財務的利益やその他の利益相反を一切認めていません。

謝辞

著者たちは、助成金GGPM-2022-069のもと、マレーシア国民大学からの支援に感謝しています。著者らはまた、本研究を通じて技術支援と実験施設へのアクセスを提供してくれたマレーシア国立大学(UKM)太陽エネルギー研究所(SERI)にも感謝しています。著者らは、XRDおよびFESEM–EDXの設備を提供してくれた研究・計測管理センター(CRIM)に感謝します。さらに、著者らはシーベック係数および電気抵抗率測定に用いられるSeebeck/抵抗率測定システムへのアクセスをマレーシア科学大学(USIM)に心から感謝します。最後に、著者たちはこのプロジェクトの成功に貢献したすべての同僚やスタッフに感謝の意を表します。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
アセトン(≥99.5%)メルク100012基材洗浄溶剤
アルミホイルポスペーパーロール86871915チャンバーライニングと基材ホルダーの被覆
アルゴンガス(Ar)ガスリンク・インダストリアルガスズ社該当なし(ディストリビューター提供)作動ガスがパッタッと音を立てる;4 sccmの流量;グレード5.0(99.999%)
ビスマステルリドスパッタリングターゲット、直径50.8mm、厚さ4.25mm、99.999%長沙新康先端材料有限公司xk-Bi2Te3対象はBi2Te3ターゲット;固定RF出力=100W
脱イオン水社内該当なし基質洗浄と超音波洗浄
エネルギー分散型X線分光検出器FESEMシステムと統合該当なし薄膜組成解析
電界放射走査型電子顕微鏡カール・ツァイスSUPRA 55VP表面微細構造イメージング
ガラス基板、ソーダ石灰ガラス、厚さ1.1mm。メヴィドB105-2002薄膜堆積用基板
ホットプレートイカC-MAG HS 7393Kでの基質乾燥
イソプロピルアルコール(≥99.8%)メルク109634基材洗浄溶剤
実験用洗剤メルク107553初期の基質清掃
冷却材循環ユニットフィッシャー・サイエンティフィック250LCUスパッターガンの冷却循環
メタノール(≥99.9%)メルク106009基材洗浄溶剤
マンガンスパッタリングターゲット、直径50.8mm、厚さ5.08mm、99.999%湖南博雨科技有限公司該当なしミネソタ州のターゲット;RF出力は0から15Wまで変動しました
マルチメーターRS PROEN61010-1 CATIII電気的絶縁検証
窒素ガス(N2)ガスリンク・インダストリアルガスズ社該当なし(ディストリビューター提供)洗浄後の基質乾燥;グレード4.0(99.99%)
ペトリ皿の蓋メルク41121812チャンバーの観察窓保護;直径約94mmと時間、高さ16mmです
RFマグネトロンスパッタリングシステムカスタムビルド該当なしBi2Te33およびMn薄膜の共スパッタリング
プラチナアダプターを用いたシーベック/抵抗率測定システムリンセイスLSR-3(LSR L31)シーベック係数と電気抵抗率の測定
ピンセットフィッシャー・サイエンティフィック10-316B洗浄された基材の取り扱い
超音波浴エルマエルマソニック S30Hメタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、DI水の溶剤洗浄
UV–オゾンクリーナーノバスカン・テクノロジーズPSDP-UV4基質表面処理
真空保存容器AS ONEコーポレーションVM堆積後のサンプル保存
スタイラス・プロフィロメーターブルーカーDektakXT薄膜厚さ測定
X線回折計ブルーカーD8アドバンスθ–2θCu K&αを用いたXRDスキャン;放射線
回折。EVAブルーカー回折。EVAバージョン8ピークフィッティング、回折解析、グラフプロット
起源オリジンラボOriginPro(64ビット)ピークフィッティングとグラフプロット

参考文献

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