Name: 성장 및 어닐링 중 산소 공극 제어에 의한 산화물 특성 조정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 44 s
Description: 학습하세요 산화물 박막에서 산소 공극을 제어하여 전기적·자기적 특성을 조정하는 방법을. SrTiO₃ 기반 이종구조에서 결함 공학을 통해 재료 특성을 체계적으로 조절할 수 있습니다.

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저자는 기술 지원에 대해 덴마크 공과 대학의 J. Geyti에게 감사드립니다. F. Trier는 VILLUM FONDEN의 연구 보조금 VKR023371(SPINOX)의 지원을 인정합니다. D. V. Christensen은 Novo Nordisk Foundation NERD Programme: New Exploratory Research and Discovery, Superior Grant NNF21OC0068015의 지원을 인정합니다.

1. 다양한 성장 조건에 의한 특성 제어
<ol><li>SrTiO3 의 고품질 표면 준비
	<ol><li>(001) 결정면에 대해 일반적인 표면각이 0.05°–0.2°인 혼합 종단 SrTiO3 기판(예: 5mm x 5mm x 0.5mm 크기)을 구입하십시오. 참고: 잘못 절단된 각도는 표면의 평탄도를 결정하며, 이는 기판의 에피택셜 성장과 계면의 결과 특성에 중요합니다.</li>
		<li>표준 초음파 발생기에서 실온에서 5 분 동안 아세톤과 에탄올에서 5 분 동안 초음파로 원하는 수의 기질을 청소하십시오.</li>
		<li>깨끗한 물에서 70 °C에서 20 분 동안 기판을 초음파 처리하여 SrO24 를 용해 시키거나 SrO25로 종결 된 표면 도메인에서 Sr- 수산화물 복합체를 형성하면서 화학적으로 안정한 TiO2 종결 도메인을 변경하지 않고남겨 둡니다 26.</li>
		<li>3 : 1 : 16 HCl : HNO 3 : H 2 O 산성 용액 (예 : 9 :3:48 mL)에서 70 °C에서 20 분 동안 흄 후드에서 기질을 초음파 처리하여 SrO 표면 도메인의 기본 특성, TiO2의 산도 및 Sr- 수산화물 복합체의 존재로 인해 SrO를 선택적으로 에칭합니다.</li>
		<li>흄 후드에서 실온에서 5분 동안 깨끗한 물 100mL에서 초음파로 기판에서 잔류 산을 제거합니다. 참고 : TiO2 종단 SrTiO3 는 상업적으로 구입하거나 표면24,27에서 SrO의 선택적 에칭을 기반으로 다양한 방법으로 제조 할 수 있습니다. HF에서의 종래의 에칭은 또한TiO2-말단 SrTiO3로 이어지지만, 안전성 문제와 SrTiO328의 의도하지 않은 F-도핑의 위험으로 인해 여기서는 이를 피한다.</li>
		<li>세라믹 튜브 퍼니스에서 100°C/h의 가열 및 냉각 속도로 1,000°C에서 1시간 동안 1bar의 산소 분위기에서 기판을 열처리하여 기판 표면을 저에너지 상태로 이완시킵니다.</li>
	</ol></li>
	<li>기판 상에 박막(들)의 증착
	<ol><li>기판을 히터 또는 칩 캐리어에 장착하고, 증착 동안 현장 수송 측정이 수행되어야 하는지 여부에 따라 다릅니다. 알림: 실온에서 경화되는 은 페이스트는 기판 장착에 편리하게 사용할 수 있습니다.</li>
		<li>현장 이송 측정이 필요한 경우 예를 들어 20μm 두께의 Al 와이어를 사용한 표준 웨지 와이어 본딩을 사용하여 SrTiO3 표면의 네 모서리를 칩 캐리어에 전기적으로 연결합니다. 칩 캐리어를 칩 캐리어 홀더에 장착하고, 와이어가 진공 호환 커넥터를 통해 샘플을 전기 측정 설정에 연결합니다.</li>
		<li>SrTiO3 상에 Al2O3의 전형적인 증착을 위해 단결정 Al2O3타겟으로부터 4.7 cm 떨어진 곳에 TiO2 종결기판을 배치한다.</li>
		<li>현장 이송 측정을 수행해야 하는 경우 Van der Pauw 형상29를 사용하여 면저항 측정을 시작합니다.</li>
		<li>기판을 15°C/min의 속도로 650°C로 가열하거나 기판을 실온으로 유지합니다.</li>
		<li>예를 들어, 파장 248nm, 레이저 플루언스 3.5J/cm2 및 주파수 1Hz의 나노초 펄스 KrF 레이저를 사용하여 1 x 10-5mbar의 산소 압력에서 단결정 Al2O3 타겟에서 절제를 준비합니다. 10-6에서 10-1 mbar 범위의 산소 증착 압력을 사용하거나 다른 것을 변경하여 산소 함량을 사용하여 특성을 조정합니다. 증착 매개변수.</li>
		<li>원하는 두께의 γ-Al2O3 (일반적으로 0-5 단위 셀)를 증착합니다. 참고: 이는 예를 들어 반사 고에너지 전자 회절(RHEED) 진동 또는 원자력 현미경 측정을 사용하여 측정할 수 있으며, 여기서 후자는 물리적 마스크를 사용하여 기판 부분에 γ-Al2O3가 증착되는 것을 방지함으로써 생성된 높이 차이로 측정됩니다.</li>
		<li>고온 증착이 수행되는 경우 추가 어닐링 단계를 수행하지 않고 증착 압력에서 γ-Al2O3/SrTiO3 헤테로 구조를 15°C/min의 속도로 냉각합니다.</li>
		<li>증착 챔버에서 샘플을 제거하고 전기 측정을 중지합니다.</li>
		<li>샘플을 진공, 질소 또는 주변 조건에서 보관하십시오. 샘플 분해는 진공 또는 질소20에 보관할 때 가장 느립니다.</li>
	</ol></li>
</ol>2. 열 어닐링에 의한 특성 제어
<ol><li>칩 캐리어에 은 페이스트로 샘플을 장착합니다.</li>
	<li>예를 들어, Van der Pauw 지오메트리29에서 Al 와이어의 쐐기 와이어 본딩을 사용하여 샘플을 칩 캐리어에 전기적으로 연결합니다.</li>
	<li>내열성 절연이 있는 커넥터와 와이어를 사용하여 칩 캐리어를 측정 장비에 전기적으로 연결합니다.</li>
	<li>면저항 측정을 시작합니다.</li>
	<li>샘플이 장착된 칩 캐리어를 밀폐된 용광로에 놓습니다.</li>
	<li>어닐링에 사용된 가스로 완전히 세척하는 동안 샘플 저항이 대기 변화에 민감한지 확인합니다.</li>
	<li>원하는 어닐링 프로파일을 사용하여 샘플을 어닐링합니다. 일반적인 어닐링 온도는 상부 필름의 두께와 원하는 산소 혼입 속도에 따라 a-LaAlO 3/SrTiO3 및 γ-Al 2O 3/SrTiO 3 헤테로 구조의 경우 각각 50-250°C 및 100-350°C입니다. 알림: 350–400°C 이상의 온도가 필요한 경우 Al 와이어 및 표준 세라믹 칩 캐리어보다 더 많은 열 호환 옵션을 사용하십시오.</li>
	<li>면저항의 원하는 변화가 발생한 경우 어닐링을 중단하십시오.</li>
	<li>온도를 낮춰 시료를 식히거나 시료를 꺼냅니다.</li>
	<li>전기 측정을 중지합니다. 알림: 저항은 일반적으로 온도에 따라 달라지며, 특정 온도에서 특정 운송 특성이 목표인 경우 이를 고려해야 합니다.</li>
</ol>

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<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creation+of+High+Mobility+Two-Dimensional+Electron+Gases+via+Strain+Induced+Polarization+at+an+Otherwise+Nonpolar+Complex+Oxide+Interface%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Creation of High Mobility Two-Dimensional Electron Gases via Strain Induced Polarization at an Otherwise Nonpolar Complex Oxide Interface.</a> Nano Letters. 15 (3), 1849-1854 (2015).</li>
<li>Bell, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dominant+Mobility+Modulation+by+the+Electric+Field+Effect+at+the+LaAlO3%2FSrTiO3+Interface%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Dominant Mobility Modulation by the Electric Field Effect at the LaAlO3/SrTiO3 Interface.</a> Physical Review Letters. 103 (22), 226802(2009).</li>
<li>Niu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Giant+Tunability+of+the+Two-Dimensional+Electron+Gas+at+the+Interface+of+%CE%B3-Al2O3%2FSrTiO3%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Giant Tunability of the Two-Dimensional Electron Gas at the Interface of γ-Al2O3/SrTiO3.</a> Nano Letters. 17, 6878(2017).</li>
<li>Cheng, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+pairing+without+superconductivity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Electron pairing without superconductivity.</a> Nature. 521 (7551), 196-199 (2015).</li>
<li>Bi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Room-temperature+electronically-controlled+ferromagnetism+at+the+LaAlO3%2FSrTiO3+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Room-temperature electronically-controlled ferromagnetism at the LaAlO3/SrTiO3 interface.</a> Nature Communications. 5, (2014).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metallic+and+Insulating+Interfaces+of+Amorphous+SrTiO3-Based+Oxide+Heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Metallic and Insulating Interfaces of Amorphous SrTiO3-Based Oxide Heterostructures.</a> Nano Letters. 11 (9), 3774-3778 (2011).</li>
<li>Chen, Y. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+origin+of+metallic+conductivity+at+the+interface+of+LaAlO3%2FSrTiO3%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">On the origin of metallic conductivity at the interface of LaAlO3/SrTiO3.</a> Applied Surface Science. 258 (23), 9242-9245 (2012).</li>
<li>Trier, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Degradation+of+the+interfacial+conductivity+in+LaAlO3%2FSrTiO3+heterostructures+during+storage+at+controlled+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Ionics%22%5BJournal%5D)">Degradation of the interfacial conductivity in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures during storage at controlled environments.</a> Solid State Ionics. 230, 12-15 (2013).</li>
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여기에 설명된 방법은 산화물 특성을 제어하기 위해 산소 함량을 사용하는 데 의존하므로 산소 분압 및 작동 온도가 중요한 매개변수입니다. 시스템의 총 산화 상태가 시스템이 주변 대기와 열역학적 평형 상태를 유지하는 방식으로 조정되는 경우(즉, 고온에서pO2 변화), 변화는 가역적일 수 있습니다. 그러나, SrTiO3-기반 헤테로구조의 경우, 계면 산소 공극은 전형적으로 펄스 레이저 증착을 사용하여 형성되며, 이는 비평형 상태(34)에서 산화 상태를 포착할 수 있다. 이 경우, 증착 시 및 후의 온도 프로파일과 산소 분압은 결과 특성에 매우 중요합니다. SrTiO3 내의 산소 공공은 전형적으로 주위 조건(22) 하에서 불안정하며, 어닐링에 의해 유도된 산소 함량의 변화는 일반적으로 비가역적일 것이다.
다른 단점은 상승된 온도 또는 변형된 증...

산소 함량은 산화물 물질의 특성에 중요한 역할을 합니다. 산소는 높은 전기 음성도를 가지며 완전 이온 한계에서 인접한 양이온에서 두 개의 전자를 끌어당깁니다. 이 전자는 산소 공극이 형성 될 때 격자에 기증됩니다. 전자는 갇혀 국부적 인 상태를 형성하거나 비편재화되어 전하 전류를 전도 할 수 있습니다. 국소화된 상태는 일반적으로 원자가와 전도대 사이의 밴드 갭에 위치하며 총 각운동량은 0이 아닌 1,2,3이 될 수 있습니다. 따라서, 국부적인 상태들은 국부적인 자기 모멘트를 형성할 수 있고, 예를 들어, 광학적 및 자기적 특성들(1,2,3)에 큰 영향을 미칠 수 있다. 전자가 비편재화되면 순회 전하 운반체의 밀도에 기여합니다. 또한, 산소 공석 또는 다른 결함이 형성되면, 격자는 결함에 적응한다. 따라서 결함의 존재는 자연적으로 국소 변형장, 대칭 파괴, 산화물의 변형된 전자 및 이온 수송으로 이어질 수 있습니다.
따라서 산소 화학량론을 제어하는 것은 예를 들어 산화물 물질의 광학, 자기 및 수송 특성을 조정하는 데 종종 중요합니다. 두드러진 예는 SrTiO 3 및 SrTiO3 기반 헤테로 구조로, 재료 시스템의 바닥 상태는 산소 함량에 매우 민감합니다. 도핑되지 않은 SrTiO 3 는 밴드 갭이 3.2eV 인 비자 성 절연체입니다. 그러나 산소 공극을 도입함으로써 SrTiO3는 2K4에서 10,000cm2/Vs를 초과하는 전자 이동도를 갖는 절연에서 금속 전도로 상태를 변경합니다. 저온 (T &lt; 450 mK)에서, 초전도는 선호되는 바닥 상태 일 수도 있습니다 5,6. SrTiO3 의 산소 공석은 또한 강자성7을 렌더링하고 가시 스펙트럼에서 투명2로 광학 전이를 초래하는 것으로 밝혀졌습니다. 10년 이상 동안 LaAlO3, CaZrO3 및 γ-Al2O3와 같은 다양한 산화물을 SrTiO3에 증착하고계면8,9,10,11,12,13에서 발생하는 특성을 조사하는 데 큰 관심이 있었습니다 . 어떤 경우에는 인터페이스의 속성이 상위 자료에서 관찰 된 속성과 현저하게 다른 것으로 나타났습니다. SrTiO3 기반 헤테로 구조의 중요한 결과는 전자가 계면에 국한될 수 있다는 것인데, 이는 정전기 게이팅을 사용하여 순회 전자의 밀도와 관련된 특성을 제어할 수 있게 합니다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 계면의 전자 이동도(14, 15), 초전도(11), 전자 쌍(16) 및 자기 상태(17)를 전기장을 이용하여 튜닝하는 것이 가능해진다.
계면의 형성은 또한 SrTiO3 화학의 제어를 가능하게 하며, 여기서 SrTiO3 상의 상부 필름의 증착은 계면(18, 19)을 가로질러 산화환원 반응을 유도하는 데 사용될 수 있다. 산소 친화도가 높은 산화막이 SrTiO3 에 증착되면 산소가 SrTiO3 의 표면 근처부에서 상부 막으로 전달되어 SrTiO3 를 감소시키고 상부 막을 산화시킬 수 있습니다 (그림 1 참조).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58737/58737fig01v2.jpg"> 그림 1: SrTiO3의 산소 공극 형성. 산소 결합도가 높은 박막을 증착하는 동안 SrTiO3의 계면 근처 영역에서 산소 공극과 전자가 어떻게 형성되는지에 대한 개략도. Chen et al.18의 연구 허가를 받아 그림을 재인쇄했습니다. 미국 화학 학회 (American Chemical Society)의 저작권 2011. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58737/58737fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
이 경우 계면 근처에 산소 공석과 전자가 형성됩니다. 이 공정은 SrTiO3와 비정질LaAlO3 18,20 또는 γ-Al2O3 10,21,22,23과 같은 상온 성장 금속 필름 또는 산화물 사이의 계면에서 증착 동안 형성되는 전도성의 기원이 될 것으로 예상됩니다. 따라서 이러한 SrTiO3 기반 계면의 특성은 계면의 산소 함량에 매우 민감합니다.
여기에서 우리는 산소 함량을 조정하여 산화물 재료의 특성을 제어하기 위해 증착 후 어닐링의 사용과 펄스 레이저 증착 매개변수의 변화를 보고합니다. 우리는 실온에서 SrTiO3에 증착된γ-Al2O3또는 비정질 LaAlO3를 산소 공극 수를 제어하여 캐리어 밀도, 전자 이동도 및 면저항을 몇 배나 변경할 수 있는 방법에 대한 예로 사용합니다. 이 방법은 일반적으로 전기 9,11,14 및 경우에 따라 자기 15,17 특성을 조정하는 데 사용되는 정전기 게이팅으로 얻은 것 이상의 이점을 제공합니다. 이러한 이점에는 (준)안정적인 최종 상태를 형성하고 샘플에 전기적 접촉이 필요하고 부작용을 일으킬 수 있는 전기장의 사용을 피하는 것이 포함됩니다.
다음에서는 산소 함량을 제어하여 산화물의 특성을 조정하기 위한 일반적인 접근 방식을 검토합니다. 이것은 두 가지 방법, 즉 1) 산화물 물질을 합성 할 때 성장 조건을 변화시킴으로써 2) 산화물 물질을 산소로 어닐링함으로써 이루어진다. 이 접근법은 많은 산화물 및 일부 일산화물 재료의 다양한 특성을 조정하는 데 적용될 수 있습니다. 우리는 SrTiO3 기반 헤테로 구조의 계면에서 캐리어 밀도를 조정하는 방법에 대한 구체적인 예를 제공합니다. s의 오염을 방지하기 위해 높은 수준의 청결도를 유지해야 합니다.amples(예: 장갑, SrTiO3 전용 튜브 용광로 및 비자성/내산성 핀셋 사용).

<table><tbody><tr><td>SrTiO3</td><td>Crystec</td><td></td><td>단결정(001) 지향, 0.05-0.2도 오절단 각도</td></tr><tr><td>LaAlO3</td><td>Shanghai Daheng Optics and Fine Mechanics Co.Ltd.</td><td></td><td>단결정</td></tr><tr><td>Al2O3</td><td>Shanghai Daheng Optics 및 Fine Mechanics Co.Ltd.</td><td></td><td>단결정</td></tr><tr><td>화학 물질 및 가스</td><td>표준 공급 업체</td><td></td><td></td></tr><tr><td>실버 페이스트</td><td>SPI 용품, 구조 프로브 Inc</td><td></td><td>05001-AB, 고순도 실버 페인트</td></tr><tr><td>초음파 발생기</td><td>VWR</td><td></td><td>USC500D HF45kHz / 100W</td></tr><tr><td>웨지 와이어 본더</td><td>심천 Baixiangyuan 과학 및 Technology Co., Ltd. (테크놀로지 주식회사)</td><td></td><td>HS-853A 알루미늄 와이어 본더</td></tr><tr><td>펄스 레이저 증착</td> 소프트웨어 <td>버전 V3.0.29가 있는 TSSST의 Twente 솔리드 스테이트 기술(TSST)PLD, 248nm KrF 나노초 레이저(Compex Pro 205 F) 장착, 코히어런트</td><td></td> 저항 측정 설정 맞춤형 제작 <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>다음 전기 기기 및 맞춤형 서면 소프트웨어를 기반으로 합니다. Keithley 6221 DC 및 AC 전류 소스 Keithley 2182A 나노전압계 매트릭스 카드가 있는 Keithley 7001 스위치 시스템 Keithley 6487 피코암미터</td></tr><tr><td>홀 측정</td><td>극저온:</td><td></td> 다음 <td>전기 기기 및 맞춤형 서면 소프트웨어를 기반으로 합니다. Keithley 2400 DC 전류 소스 Keithley 2182A 나노전압계 매트릭스 카드가 있는 Keithley 7001 스위치 시스템</td></tr><tr><td>용광로</td><td>Scandia Ovnen AS의 FTTF 500/70 관상로 및 eurotherm 2216e 온도 컨트롤러의</td> <td>맞춤형</td><td></td> 서면 소프트웨어 제어</tr></tbody></table>

성장 및 어닐링 중 산소 공극 제어에 의한 산화물 특성 조정

Tuning Oxide Properties by Oxygen Vacancy Control During Growth and Annealing

산화물 재료의 전기적, 광학적, 자기적 특성은 종종 산소 함량을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 여기에서는 산소 함량을 변화시키기 위한 두 가지 접근 방식을 간략하게 설명하고 SrTiO3 기반 헤테로 구조의 전기적 특성을 조정하기 위한 구체적인 예를 제공합니다. 첫 번째 접근법에서, 산소 함량은 펄스 레이저 증착 동안 증착 파라미터를 변화시킴으로써 제어된다. 두 번째 접근법에서, 산소 함량은 필름 성장 후 상승된 온도에서 샘플을 산소 중 어닐링함으로써 조정된다. 이 접근법은 특성이 산화 상태의 변화에 민감한 광범위한 산화물 및 비산화물 재료에 사용할 수 있습니다.
이 접근법은 SrTiO3 기반 헤테로 구조에서 관찰되는 것과 같은 제한된 전자 시스템의 전자적 특성을 변경하는 데 자주 사용되는 정전기 게이팅과 크게 다릅니다. 산소 공극 농도를 제어함으로써 우리는 제한되지 않은 전자 시스템에서도 여러 자릿수에 걸쳐 캐리어 밀도를 제어할 수 있습니다. 또한, 순회 전자의 밀도에 민감하지 않은 특성을 제어 할 수 있습니다.

다양한 성장 조건에 의한 특성 제어 산화물을 증착하는 동안 증착 파라미터를 변화시키면 특히 그림 2와 같이 SrTiO3 기반 헤테로 구조의 특성에 큰 변화가 발생할 수 있습니다.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58737/58737fig2v2.jpg"> 그림 2: 최상층 두께를 조정하여 전송 속성 제어Figure 2: Controlling the transport properties by tuning the top layer thickness. (a) γ-Al2O3 / SrTiO3...

산화물 물질은 산소 함량을 조정하여 제어할 수 있는 많은 이국적인 특성을 보여줍니다. 여기에서는 펄스 레이저 증착 매개변수를 변경하고 사후 어닐링을 수행하여 산화물의 산소 함량 조정을 보여줍니다. 예를 들어, SrTiO3 기반 헤테로 구조의 전자적 특성은 성장 변형 및 어닐링에 의해 조정됩니다.

Electrical, optical, and magnetic properties of oxide materials can often be controlled by varying the oxygen content. Here we outline two approaches for ...

여기에 제시된 방법은 증착 중 및 증착 후 산화물 박막에서 산소 공석의 양을 제어할 수 있습니다. 이 접근법의 주요 발전은 전기 및 자기 특성이 산소 공극의 양을 수정하여 조정될 수 있다는 것입니다. 산소 공공은 대부분의 산화물 재료에서 기능적 결함으로 작용하므로 이 접근 방식을 사용하는 결함 엔지니어링에 의해 많은 산화물의 특성을 체계적으로 제어할 수 있습니다.이 절차를 시연하는 것은 Shinhee, Carlos, Eric, 박사후 연구원 및 우리 연구실의 두 명의 박사 과정 학생이 될 것입니다. 우선, 결정면에 대해 0.05 내지 0.2 도의 전형적인 표면각을 갖는 혼합 종결 스트론튬 티타 네이트 기판을 구입하십시오. 5 분 동안 아세톤에서 초음파로 원하는 수의 기질을 청소하십시오.그런 다음 깨끗한 물에서 섭씨 70도에서 20 분 동안 기판을 초음파 처리하여 산화 스트론튬을 용해 시키거나 산화 스트론튬으로 종결 된 표면 도메인에서 수산화 스트론튬 복합체를 형성하면서 화학적으로 안정한 이산화 티타늄 종결 도메인을 변경하지 않고 유지합니다. 그 동안 물에 염산을 천천히 첨가 한 다음 용액에 질산을 첨가하여 왕수 용액을 준비하십시오. 다음으로, 염산, 질산 및 물을 포함하는 산성 용액에서 20 분 동안 섭씨 70 도의 산성 용액에서 기판을 초음파 처리하여 스트론튬 산화물 표면 도메인의 기본 특성, 이산화 티타늄의 산도 및 스트론튬 하이드록사이드 복합체의 존재로 인해 스트론튬 산화물을 선택적으로 에칭합니다.흄 후드에서 실온에서 5 분 동안 100 밀리리터의 깨끗한 물에서 초음파로 기판으로부터 잔류 산을 제거한다. 그런 다음 세라믹 튜브 용광로에서 시간당 섭씨 100도의 가열 및 냉각 속도로 섭씨 1, 000도에서 1시간 동안 산소 1bar의 분위기에서 기판을 베이크하여 기판 표면을 저에너지 상태로 이완시킵니다. 기판에 박막을 증착하려면 증착 중에 NC2 수송 측정을 수행할지 여부에 따라 기판을 히터 또는 칩 캐리어에 장착합니다.다음으로, 실온에서 티탄산스트론튬 상에 감마 알루미나의 전형적인 증착을 위해 단결정 알루미나 타겟으로부터 4.7 센티미터 떨어진 곳에 이산화티타늄 종결 기판을 놓는다. 산소 압력 10에서 전력 마이너스 5밀리바까지 단결정 알루미나 타겟에서 절제를 준비합니다. 10 내지 0.1 밀리바의 전력에서 6까지의 범위의 산소 증착 압력을 사용하거나, 또는 다른 증착 파라미터를 변화시킴으로써 산소 함량을 이용하여 특성을 조정한다.인큐베이션 후, 감마 알루미나 증착의 원하는 두께에 대한 기판을 관찰한다. 다음으로, 증착 챔버로부터 샘플을 제거하고, 임의의 전기적 측정을 중지한다. 그런 다음 샘플을 진공에 보관하십시오.시료 분해는 진공 또는 질소에 보관할 때 가장 느립니다. 은 페이스트를 사용하여 칩 캐리어에 샘플을 장착합니다. 그런 다음 Van der Pauw 형상에서 알루미늄 와이어의 쐐기 와이어 본딩을 사용하여 샘플을 칩 캐리어에 전기적으로 연결합니다.다음으로, 샘플과 함께 칩 캐리어를 밀폐된 가열로에 넣습니다. 그런 다음 내열성 절연이 있는 커넥터와 와이어를 사용하여 칩 캐리어를 측정 장비에 전기적으로 연결하고 면저항 측정을 시작합니다. 그런 다음 샘플이 장착된 칩 캐리어를 밀폐된 용광로에 넣고 어닐링에 사용된 가스로 완전히 플러시하면서 샘플 저항이 대기 변화에 민감한지 확인합니다.상부 필름의 두께 및 원하는 산소 혼입 속도에 따라 원하는 어닐링 프로파일을 사용하여 샘플을 어닐링합니다. 면저항의 원하는 변화가 발생한 경우 어닐링을 중단하십시오. 이 설정을 사용하면 감마 알루미나 스트론튬 티타네이트 및 란탄 알루미네이트 스트론튬 티타네이트와 같은 산화물 헤테로 구조의 면저항 현상을 펄스 레이저 증착 중에 현장에서 모니터링할 수 있습니다.ex-situ 또는 in-situ 산소 플러싱을 통해 측정 환경이 변경되면 스트론튬 티타네이트 기반 헤테로 구조의 면저항에 상당한 변화가 관찰될 수 있습니다. 감마 알루미나가 티탄산 스트론튬에 증착되는 샘플에서, 전자 이동도는 실온에서 크게 변하지 않지만, 증착 압력이 변할 때 2 켈빈에서 극적으로 변한다. 산화물 헤테로구조의 특성은 어닐링을 사용하여 증착 후 조정할 수도 있습니다.최종 상태는 어닐링 시간과 어닐링 온도 및 분위기에 의해 결정됩니다. 감마 알루미나 또는 비정질 란탄 알루미네이트로 캡핑된 티탄산스트론튬으로 구성된 헤테로 구조의 시트 전도제는 다양한 어닐링 온도에서 측정됩니다. 전도도의 가장 빠른 감소는 비정질 란탄 알루미네이트 스트론튬 티타네이트 헤테로구조에 대해 관찰되었다.스트론튬 티타네이트 헤테로구조체의 경우, 담체 밀도는 어닐링 및 산소를 제어함으로써 제어된다. 연속적인 어닐링 단계는 캐리어 밀도의 꾸준한 감소와 금속 전도성에서 절연 계면으로의 전환을 초래합니다. 스트론튬 티타네이트 헤테로구조에서 전도성 상태를 변화시키는 것은 상이한 특성을 가능하게 할 수 있다.여기서, 어닐링 전에는 전도성 원자력 현미경을 사용하여 나노 와이어를 쓰려는 시도가 불가능했습니다. 그러나 어닐링 후 인터페이스에서 전도선을 작성하고 지울 수 있습니다. 이 접근 방식을 사용하여 산화물 헤테로 구조의 자기 및 전자 특성을 체계적으로 변경할 수 있으며 이러한 방식으로 이러한 특성을 결정하는 데 산소 공석의 역할을 연구합니다.

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연구

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화학

이 문서는 CVD에 의해 수직 정렬 된 탄소 나노 튜브 배열을 제조하고 이후 어닐링 또는 드라이 산화 치료를 진공 청소기하도록 노출하여 으러 속성을 조정하는 간단한 방법을 설명합니다.

탄소 나노 튜브 배열의 으러 속성을 조정을위한 트리트먼트 소둔 건식 산화, 진공

우리는 펄스 레이저 증착법 (PLD), 포토 리소그래피와 마이크로 미터 규모의 복합 산화물 장치를 생성하는 와이어 본딩 기술의 사용을 설명합니다. PLD는 에피 택셜 박막을 성장하기 위하여 이용된다. 포토 리소그래피 및 와이어 본딩 기술은 측정을 위해 실제 디바이스를 생성하기 위해 도입된다.

공간적으로 밀폐 복합 산화물의 제조

산화물 나노 구조는 과학 기술에 새로운 기회를 제공합니다.  LaAlO3 와 SrTiO3 사이의 계면 전도성은 전도성 원자력 현미경 기술을 사용하여 거의 원자 정밀도로 제어 할 수 있습니다.  LaAlO3/SrTiO3 인터페이스에서 전도성 나노 구조를 생성하고 측정하기 위한 프로토콜이 시연됩니다.

작성 및 산화물 나노 구조의 저온 특성

각종 절차는 복합 산화물 박막의 에피 택셜 성장을위한 원자 정의 된 템플릿을 준비하기 위해 설명되어 있습니다. 단결정 된 SrTiO3 3 (001) 및 (3)의 DyScO 화학적 처리는 (110) 기판은 원자 적으로 매끄러운 표면 단일 말단을 수득 하였다. 칼슘이 Nb를 3 O (10) - 나노 시트는 임의의 기판에 원자 적으로 정의 된 템플릿을 만드는 데 사용되었다.

복합 산화물 박막의 에피 택셜 성장을위한 원자 적으로 정의 된 템플릿

이 작업은 원자 층 증착에 의해 게르마늄 기판 상에 직접 결정 된 SrTiO3 (3)의 성장 및 특성화에 대한 세부 절차. 절차는 금속 산화물 반도체 소자에 모 놀리 식 반도체 산화물을 통합하는 모든 화학 성장 법의 성능을 나타낸다.

원자 층 증착을 통해 게르마늄에 페 로브 스카이 스트론튬 티탄의 에피 택셜 성장

우리는 금속/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures 펄스 레이저 증 착 및 현장에서 마 그 네트 론 스퍼터 링의 조합을 사용 하 여 조작. Magnetotransport와 제자리에서 엑스레이 광전자 분광학 실험을 통해 우리는이 시스템에 준 2 차원 전자 가스의 정전기와 화학 현상 사이 상호 작용 조사.

성장 및 정전기/화학 속성의 금속/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

바나듐이 산화물 (VO2)의 박막 (100-1000 Å)는 사파이어 기판에 원자 층 증 착 (ALD)에 의해 창조 되었다. 이 따라 광학 속성은 VO2의 금속-절연체 전이 통해 특징 이었다. 측정 된 광학 속성에서 모델 VO2의 가변 굴절률을 설명 하기 위해 만들었습니다.

바나듐이 산화물 및 온도 따른 광 모델의 원자 층 증 착

고품질 대량 및 박막 (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))의 합성 오와 (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O 엔트로피 안정 산화물 제공 됩니다.

대량 및 Compositionally 변형 엔트로피 안정 산화물의 박막 합성

여기서, 우리는 페로브스카이트 태양전지에서 전자 수송층으로서 사용하기 위해 상이한 산소 유량으로 반응성 스퍼터링에 의한 산화질소 필름 증착에 대한 프로토콜을 제시한다.

반응성 스퍼터링에 의해 증착된 니오비움 옥사이드 필름: 산소 유량의 효과

여기에 제시된 적층 금속 절연체 금속 구조에 대한 투과 전자 현미경 검사법(TEM)을 통한 시정 중 나노 구조 변화를 분석하기 위한 프로토콜이 제시된다. 그것은 프로그래밍 가능한 논리 회로 및 신경 모방 하드웨어의 다음 세대에 대한 저항 스위칭 크로스바에 중요한 응용 프로그램을 가지고, 자신의 기본 작동 메커니즘과 실용적인 적용성을 공개.

혼합 위상 a-VOx에 따라 비대칭 크로스바의 바이어스 및 제조와 시투 전송 전자 현미경 검사법

소수 종, 광원, 산소 공실 및 기타 포인트/라인/평면도 결함으로부터 정보를 안정적으로 추출하는 사고 전자 빔 흔들림 조건하에서 전자 채널링 현상을 활용하여 불순물 및 화학 상태의 사이트 점유율을 추정하기 위한 정량적 미세 분석 방법의 일반적인 개요를 제공합니다.

전자 채널링 강화 마이크로 분석에 의한 결정재료의 기능적 도팬츠/점 결함의 정량적 원자사이트 분석

학습하세요 산화물 박막에서 산소 공극을 제어하여 전기적·자기적 특성을 조정하는 방법을. SrTiO₃ 기반 이종구조에서 결함 공학을 통해 재료 특성을 체계적으로 조절할 수 있습니다.

성장 및 어닐링 중 산소 공극 제어에 의한 산화물 특성 조정

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