Name: Mg3N2 및 Zn 3 N2 박막의 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시 성장 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 5 s
Description: 학습하세요 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시를 사용하여 Mg₃N₂ 및 Zn₃N₂ 박막을 성장하는 방법을 배우세요. MgO 기판 위에서 광학 모니터링으로 반도체 특성을 연구하는 기술입니다.

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이 작품은 캐나다의 자연 과학 및 공학 연구 위원회에 의해 지원되었다.

1. MgO 기판 제제
참고: 상업적일면에 피연마(100) 지향 단결정 MgO 정사각형 기판(1 cm x1 cm)은 X3 N2(X=Zn 및 Mg) 박막 성장을 위해 사용되었다. 
<ol><li>고온 어닐링<ol>
<li>MgO를 깨끗한 사파이어 웨이퍼 샘플 캐리어에 놓고 연마된 면을 용광로에서 위쪽으로 향하고 1,000°C에서 9시간 동안 어닐을 향하게 합니다. 온도를 10분 동안 1000°C로 올린다. 참고: 고온 어닐링은 표면에서 탄소를 제거하고 MgO 단결정 기판의 표면 결정 구조를 재구성합니다.</li>
		<li>MgO 기판을 실온(RT)으로 냉각시.</li>
	</ol>
</li>
	<li>기판 세척<ol>
<li>어닐드린 MgO 기판을 수집하고 깨끗한 보로실리케이트 유리 비커에 탈이온수로 헹굽습니다.</li>
		<li>250 mL 보로실리케이트 유리 비커에서 100 mL의 아세톤으로 MgO 기판을 30 분 동안 끓여 무기 탄소 오염을 취급에서 제거하십시오. 참고: 비커를 덮고 아세톤이 마르지 않도록 하십시오.</li>
		<li>아세톤을 빼내고 50 mL의 메탄올로 MgO 기판을 헹구십시오.</li>
		<li>질소 가스로 기판을 불어 건조한 다음 건조하고 깨끗한 기판을 깨끗한 칩 트레이에 보관합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. VG V80 MBE의 작동
<ol><li>준비 챔버용 냉각수를 열고, 성장 챔버상에서 냉동 고리(그림 1참조), 삼출전 셀 및 석영 결정 마이크로밸런스 센서를 엽니다.</li>
	<li>488 nm의 파장을 가진 Ar-ion 레이저를 켭니다. 레이저 광은 다른 방에있는 레이저에서 광섬유와 MBE 챔버로 가져온다.</li>
	<li>반사 고에너지 전자 회절 건(RHEED), 13.56Mhz 무선 주파수(rf) 플라즈마 발생기 및 석영 크리스탈 마이크로밸런스(QCM) 시스템을 켭니다.</li>
</ol>3. 기판 하중
<ol><li>빠른 진입 잠금<ol>
<li>텅스텐 스프링 클립을 사용하여 몰리브덴 샘플 홀더 (그림2A)에깨끗한 MgO 기판을 장착하십시오.</li>
		<li>빠른 진입 잠금 장치(FEL)의 터보 펌프를 끄고 질소로 FEL 챔버를 환기시킴을 피하십시오. 챔버 압력이 대기압에 도달하면 FEL을 엽니다.</li>
		<li>FEL에서 샘플러 홀더 카세트를 제거하고 기판이 있는 샘플 홀더를 카세트에 로드합니다.</li>
		<li>카세트를 다시 FEL에 로드하고 터보 펌프를 다시 켭니다.</li>
		<li>FEL의 압력이 10-6 Torr로 떨어질 때까지 기다립니다.</li>
		<li>5 분 의 기간 동안 100 °C로 빠른 진입 잠금의 온도를 높이고 빠른 진입 잠금에서 30 분 동안 홀더와 함께 기판을 탈기합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>진공 밸브를 준비 실로 열기 전에 빠른 진입 잠금 의 압력이 10-7 Torr 미만인지 확인하십시오. 동요 스틱 전달 메커니즘을 사용하여 홀더를 준비 챔버로 옮은 다음 탈기 스테이션을 400 °C로 진입시키고 5 시간 동안 탈기 할 수 있습니다.</li>
	<li>트롤리 전사 메커니즘에 의해 탈기된 홀더를 성장 챔버내의 샘플 조작기로 이송한다. 기판 온도를 30분 동안 최대 750°C까지 올리고 시료가 조작기에서 30분 동안 가스를 빼낼 수 있도록 하십시오.</li>
	<li>시료 조작기에서 열전대를 사용하여 Mg3N2 필름 성장을 위해 Zn3N2 필름 성장을 위해 기판의 온도를 150°C로 떨어뜨리고 330°C로 시료 온도를 측정하였다. </li>
	<li>인-시투 RHEED<ol>
<li>전자 총의 전압을 15 kV로 설정하고 필라멘트 전류를 1.5 A로 설정하면 성장 챔버 압력이 1 x 10-7 Torr 미만이됩니다.</li>
		<li>기판 홀더를 1) 전자총이 기판의 원리 결정학 축을 따라 정렬될 때까지 회전시키고 2) 명확한 단결정 전자 회절 패턴이 가시화된다.</li>
		<li>RHEED 패턴의 사진을 찍고 사진을 저장합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>삼출셀의 셔터를 닫고 질소의 흐름을 중지합니다. 챔버 압력이 10-7 Torr 미만일 때 증착 필름에 대한 RHEED 패턴을 측정합니다.</li>
</ol>4. 금속 플럭스 측정
<ol><li>Mg 및 Zn을 위해 표준 그룹 III 형 삼출 세포 또는 저온 삼출 세포를 사용합니다.</li>
	<li>도가니에 각각 15g과 25g의 고순도 Mg와 Zn 샷을 적재하십시오.</li>
	<li>성장 챔버가10-8 Torr 이상의 진공을 달성하고 기판 홀더를 적재하기 전에 Zn 또는 Mg 소스 삼출 셀을 ~ 20 °C / min의 램프 속도로 최대 250 °C까지 가스를 내고 셔터를 닫은 채 1 시간 동안 가스를 내도록합니다.</li>
	<li>기판을 시료 조작기로 적재한 후, Zn 및/또는 Mg 유출 세포를 각각 350°C 또는 390°C로 가열하고, ~10°C/min의 램프 속도로 가열하고, 셔터가 닫혀 안정화될 때까지 10분 정도 기다린다.</li>
	<li>개폐식 석영 크리스탈 모니터를 사용하여 금속 플럭스를 측정합니다. 석영 결정 센서를 챔버 내부의 기판 앞에 놓습니다. 기판에 금속이 증착되지 않도록 기판이 검출기에 완전히 덮여 있는지 확인하십시오.</li>
	<li>석영 결정 모니터 (QCM) 컨트롤러에 관심있는 금속의 밀도 (zn = 7.14 g / cm3,θ Mg = 1.74 g / cm3)를입력합니다.</li>
	<li>플럭스를 보정하려면 금속 소스 중 하나에 대한 셔터를 열고 삼출셀이 센서에 침전되도록 하십시오. QCM 시스템은 질량의 내부 측정을 두께로 변환합니다.</li>
	<li>QCM에 표시된 시간 함수로 증가하는 두께의 경사에서 원소 플럭스를 계산합니다. 몇 분 동안 두께의 증가 속도는 원소 플럭스에 비례한다. 두 가지 예에서, 0.45 nm/s의 Zn 플럭스와 1.0 nm/s의 Mg 플럭스를 얻을 수 있다.</li>
	<li>플럭스의 온도 의존도가 필요한 경우 삼출세포의 온도를 변경하고 4.8단계를 반복한다. Mg 및 Zn 플럭스의 측정된 온도 의존성은 이러한 특정 성장 시스템에 대한 도 3에 나타내었다.</li>
	<li>플럭스 측정이 완료되면 유출 셀의 셔터를 닫고 석영 수정 센서를 후퇴시보입니다.</li>
</ol>5. 질소 플라즈마
<ol><li>RHEED 건의 필라멘트 전류 및 고전압을 끄면 성장 챔버에서 높은N2 가스 압력이 있는 경우 손상을 방지할 수 있습니다.</li>
	<li>고압 N2 실린더에서 가스 밸브를 엽니다.</li>
	<li>성장 챔버의 질소 압력이 3 x 10-5 -4 x10-5 Torr에 도달할 때까지 누출 밸브를 천천히 엽니다.</li>
	<li>플라즈마 발전기의 전력을 300W로 설정합니다.</li>
	<li>플라즈마 소스의 점화기로 플라즈마를 점화합니다. 그림 2B와같이 플라즈마가 점화될 때 뷰포트에서 밝은 보라색 광선이 표시됩니다.</li>
	<li>RF 일치 상자의 컨트롤을 조정하여 반사된 전력을 최대한 최소화합니다. 15W 미만의 반사 전력이 좋다; 이 경우 반사 전력이 12W로 줄어듭니다.</li>
</ol>6. 시투 레이저 광 산란
<ol><li>성장 챔버의 기판에서 반사된 488 nm Argon 레이저 라이트를 Si 포토다이오드에 집중하여 잠금 증폭기로 전기 신호를 감지할 수 있도록 합니다. 이는 기판 홀더를 2개의 축 주위로 회전시키고 Si 검출기의 위치를 조정한 다음 도4에 도시된 바와 같이 반사된 빛을 수집하는 렌즈에 초점을 맞추어 기판의 각도를 조정함으로써 달성된다.</li>
	<li>금속 소스 중 하나의 셔터를 엽니다.</li>
	<li>컴퓨터 제어 데이터 로거를 사용하여 시간에 따른 반사도를 기록합니다. 에피택셜 필름의 성장은 필름의 전면및 후면 사이의 박막 광학 간섭과 관련된 시간과 함께 진동 반사 신호를 생성합니다.</li>
	<li>공기 중의 산화로부터 필름을 보호하기 위해 캡슐화 층을 증착하여 공기 중의 산화로부터 필름을 보호하십시오. 이것은 공기 중에서 빠르게 산화되는 Mg3N2에 특히 중요합니다.</li>
	<li>MgO 캡슐화 층을 증착하기 위해, 질소 가스를 닫고, 산소 가스로 전환하고, 5.3 단계를 반복하고, 산소 압력을 1 x 10-5 Torr로 증가시다.</li>
	<li>플라즈마 발전기의 전력을 250W로 설정하고 5.5 단계를 반복합니다. 플라즈마는 질소 가스보다 산소 가스가 있는 낮은 rf 전력에서 시작됩니다.</li>
	<li>Mg 소스에서 셔터를 열고 5-10분 동안 6.4단계를 반복합니다. 참고 : 이것은 약 10 nm 두께의 MgO 필름을 생성합니다. 뚜껑이 없는 Mg3N2 필름은 노란색이지만 공기에 노출되면 20s 이내의 희끄무레한 색상으로 빠르게 퇴색합니다. 따라서 캡슐화 층은 진공 챔버에서 제거한 후 산화되기 전에 필름에서 측정할 시간을 허용해야 합니다.</li>
	<li>가스 밸브를 닫고 레이저를 끄고 기판과 셀 온도를 30 분 만에 ~ ~ 25 °C로 램프하십시오.</li>
	<li>몇 번의 성장이 실행된 후 광학 창은 금속으로 덮여 있습니다. 알루미늄 호일에 창을 감싸고 가열 테이프로 400 °C로 가열하고 주말 동안 ~ 15 ° C / min 또는 느린 온도 램프 속도로 가열하여 금속을 제거하십시오.</li>
</ol>7. 성장률 결정
<ol><li>아래 방정식 1을 사용하여 샘플11,19의광학 반사도를 설명합니다. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59415/59415eq1.jpg" style="opacity: 0.9;">⑴ 어디: <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 - b) <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>및 여기서: n2 = 1.747은 488 nm의 파장에서 MgO 기판의 굴절률; θ는 기판 표면에 대하여 측정된 입사빔의 각도가 정상인; t는 시간입니다. 필름의 광학 상수(n1 및 k1)와 성장 속도는 수학식 1에서 시간의 함수로서 반사도를 피팅함으로써 얻어진다. </li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 할 것이 없다.

기판의 선택과 필름의 구조 및 전자 적 특성을 최적화하는 성장 조건을 확립하는 데 다양한 고려 사항이 포함됩니다. MgO 기판은 공기 중의 고온(1000°C)에서 가열되어 표면으로부터의 탄소 오염을 제거하고 기판 표면에서 결정순서를 개선한다. 아세톤의 초음파 세척은 MgO 기판을 청소하는 좋은 대안 방법입니다.
Zn3N2 필름에 대한 (400) X선 회절 피크는 필름이 무난판 기판상에서 재배되었을 때와 비교하여 고온, 어닐링 MgO 기판에서 성장했을 때 더 좁은 것으로 나타났다. MgO(0.421 nm)의 격자 상수는 Zn3N2(0.976 nm) 또는 Mg3N2(0.995 nm)의 격자 상수보다 현저히 작고 반도체 필름과 잘 일치하지 않는다. 시판되는 IV, III-V, 및 II-VI 기판의 격자 상수는 모두 Mg3 N2 및Zn</s...

II3-V2 재료는 III-V 및 II-VI 반도체 1에 비해 반도체 연구 커뮤니티에서 상대적으로주목을 받지 못한 반도체 등급이다. Mg 및 Zn 질화, Mg3N2 및 Zn3N2는풍부하고 무독성 요소로 구성되어 있어 대부분의 III-V 및 II-VI와 달리 저렴하고 재활용하기 쉽기 때문에 소비자 응용 제품에 매력적입니다. 화합물 반도체. 그들은 CaF2 구조와 유사한 반대로 빅스 바이트 결정 구조를 표시하며, 상호 침투 fcc F-sublattices 중 하나는 반 점유2,3,4,5. 그들은 모두 직접 밴드 갭 재료6,광학응용 프로그램에 적합 7,8,9. Mg3N2의 대역 갭은 가시 스펙트럼(2.5 eV)10이고,Zn3N2의 대역 갭은 근적외선(1.25 eV)11에있다. 이러한 재료의 물리적 특성과 전자 및 광학 장치 응용 분야에 대한 잠재력을 탐구하려면 고품질의 단결정 필름을 얻는 것이 중요합니다. 현재까지 이러한 물질에 대한 대부분의 작업은 반응성 스퍼터링12,13,14,15,16에의해 만들어진 분말 또는 다결정 필름에서 수행되었습니다. 17.
분자 빔 에피택시(MBE)는 깨끗한 환경과 고순도 원소 소스를 사용하여 고품질의 재료를 산출할 수 있는 잠재력을 가지고 있는 단결정 화합물 반도체 필름(18)을 성장시키기 위한 잘 개발되고 다재다능한 방법입니다. 한편, MBE 의 신속한 셔터 동작은 원자층 스케일에서 필름을 변경할 수 있게 해주며 정밀한 두께 제어를 가능하게 합니다. 이 논문은 고순도 Zn 및 Mg를 증기원으로 사용하고 질소 공급원으로 N2 가스를 사용하여 혈장 보조 MBE에 의한 Mg3N2 및 Zn3N 2 에피택시 필름의 성장을 보고합니다.

<table><tbody><tr><td>(100) MgO</td><td>University Wafer</td><td>214018</td><td>한쪽 에피 폴리싱</td></tr><tr><td>아세톤</td><td>Fisher Chemical&nbsp;</td><td></td><td>170239 99.8%</td></tr><tr><td>아르곤 레이저</td><td>Lexel 레이저</td><td>00-137-124</td><td>488 nm 가시 파장, 350 mW 출력 전력</td></tr><tr><td>초퍼;</td><td>스탠포드 연구 시스템&nbsp;</td><td>SR540</td><td>&nbsp;최대 주파수: 3.7kHz&nbsp;</td></tr><tr><td>락인앰플리파이어&nbsp;</td><td>스탠포드 연구 시스템&nbsp;</td><td>37909</td><td>DSP SR810, 최대 주파수: 100 kHz&nbsp;</td></tr><tr><td>마그네슘&nbsp;</td><td>UMC</td><td>MG6P5</td><td>99.9999%</td></tr><tr><td>MBE 시스템</td><td>VG Semicon</td><td>V80H0016-2 SHT 1</td><td>V80H-10</td></tr><tr><td>메탄올&nbsp;</td><td>알파 에자르</td><td>L30U027</td><td>반등급 99.9%</td></tr><tr><td>질소</td><td>Praxair</td><td>402219501</td><td>99.998%</td></tr><tr><td>산소&nbsp;</td><td>Linde Gas</td><td>200-14-00067</td><td>> 99.9999%</td></tr><tr><td>플라즈마 소스</td><td>SVT Associates</td><td>SVTA-RF-4.5PBN</td><td>PBN, 0.11" 조리개, 길이 지정: 12"&ndash; 20"</td></tr><tr><td>Si 포토다이오드&nbsp;</td><td>Newport</td><td>2718</td><td>818-UV 향상, 200 - 1100 nm</td></tr><tr><td>아연&nbsp;</td><td>알파 에저</td><td>7440-66-6</td><td>99.9999%</td></tr></tbody></table>

mg3n2 및 zn 3 n2 박막의 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시 성장

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

이 문서에서는 혈장 보조 분자 빔 에피택시(MBE)에 의한 Mg3N2 및 Zn3N2 필름을 성장시키는 절차를 설명합니다. 필름은 질소 공급원으로서 N2 가스를 가진 100 방향 MgO 기판에서 성장한다. 기판 및 MBE 성장 과정을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 기판 및 필름 표면의 배향 및 결정 순서는 성장 전과 성장 중에 반사 고에너지 전자 회절(RHEED)에 의해 모니터링됩니다. 시료 표면의 반사반사도는 488 nm의 파장을 가진 Ar-ion 레이저로 성장하는 동안 측정됩니다. 수학적 모델에 반사도의 시간 의존성을 피팅함으로써, 굴절률, 광학 소멸 계수 및 필름의 성장 속도가 결정됩니다. 금속 플럭스는 석영 결정 모니터를 사용하여 삼출셀 온도의 함수로서 독립적으로 측정됩니다. 일반적인 성장 속도는 Mg3N2 및 Zn3N2 필름에 대해 각각 150°C 및 330°C의 성장 온도에서 0.028 nm/s입니다.

도 5B에서 인세트내의 검은 물체는 성장한 200 nm Zn3N2 박막의 사진이다. 유사하게, 도 5C에서 인세트내의 노란색 물체는 성장한 220 nm Mg3N2 박막이다. 노란색 필름은 필름10뒤에 배치된 읽기 쉬운 텍스트까지 투명합니다.
기판 및 필름의 표면을 RHEED에 의해 그(것)들에서 그(것)들 에서 감시되었다. 도 5A는 기판의 [110] 방향을 따라 전자 빔 입사와 함께 베어 기판의 RHEED 패턴을 나타낸다. 도 5B...

이 문서는 질소 소스 및 광학 성장 모니터링으로 N2 가스와 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시에 의해 MgO 기판에 Mg3N2 및 Zn3N2의 에피택시 필름의 성장을 설명합니다.

Mg3N2 및 Zn 3 N2 박막의 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시 성장

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 ...

이 비디오에서는 플라즈마 보조 분자 빔 에피탁또는 MBE를 짧게 사용하여 아질산 마그네슘과 아연 아질산염의 에피택시 필름을 성장시키는 방법을 보여줍니다. 마그네슘 아질산염과 아연 아질산염은 II-V 복합 반도체 재료입니다. 이것은 상대적으로 미개척 반도체 클래스입니다.그들은 기존의 큐브 단위 셀에 80 원자를 가지고 안티 빅스바이트 결정 구조를 갖는다. 이 영화는 VG V80 MBE 시스템에서 재배됩니다. 왼쪽의 수평 챔버는 준비 챔버이며 오른쪽의 둥근 챔버는 필름 성장이 일어나는 성장 챔버입니다.준비 챔버의 왼쪽 끝에 위치한 샘플 엔트리 잠금. 우리가 성장 에필 택시 마그네슘 아질산염과 아연 아질산염에 대해 발견 한 최고의 기판은 100 지향 단일 결정 산화 마그네슘산화물입니다. 1센티미터 제곱 기판은 먼저 1, 000도 C.고온 어닐링에서 9시간 동안 연마된 면을 가진 사파이어 웨이퍼 샘플 캐리어에 배치되어 표면에서 탄소를 제거하고 산화마그네슘 단일 결정 기판의 표면 결정 구조를 재구성합니다.어닐링 후, 샘플은 산화 된 물에 헹구고, 아세톤에서 30 분 동안 삶은 처리에서 유기 탄소 오염을 제거 한 다음 메탄올에서 다시 헹구고 질소로 건조시합니다. MBE 성장의 첫 번째 단계는 성장 챔버에서 융합 세포 및 극저온 슈라우드에 대한 냉각수를 켜는 것입니다. 그런 다음 성장 모니터링 레이저, RHEED 전원 공급 장치, RF 플라즈마 발전기 전원 공급 장치 및 석영 결정 마이크로 밸런스 시스템을 켭니다.산화 마그네슘 기판은 텅스텐 스프링 클립이있는 3 인치 직경 몰리브덴 샘플 홀더에 장착됩니다. 샘플을 MBE에 로드하는 첫 번째 단계는 터보 펌프를 끄고 빠른 엔트리 잠금을 배출하는 것입니다. 샘플 홀더 카세트는 빠른 엔트리 잠금에서 제거되고 카세트에 로드된 새로운 샘플과 카세트는 빠른 엔트리 잠금 장치로 다시 배치됩니다.터보 펌프는 빠른 엔트리 잠금을 대피하는 데 사용됩니다. 그래서 우리는 일반적으로 30 분 동안 섭씨 100도, 섭씨 100도에서 빠른 엔트리 잠금에서 기판을 분리합니다. 그리고, 5 시간 동안 섭씨 400 섭씨 에서 탈 가스를 위한 준비 챔버로 전송합니다.탈가스 샘플 홀더는 트롤리 메커니즘에 의해 샘플 조작기로 로드되는 성장 챔버로 이송됩니다. 샘플은 30분 동안 750도 C의 조작기에서 가스가 꺼져 있습니다. 과열을 피하기 위해 냉동저온 슈라우드에서 냉각수가 켜져 있는지 확인하십시오.마그네슘 아질산염의 경우 기판의 온도가 330도까지 급격히 증가합니다. 성장 챔버 압력은 이제 마이너스 8 토르에 10 이하해야합니다. 반사 고에너지 전자 회절 총 또는 짧은 RHEED의 전압은 15킬로볼트로 서서히 증가하고 필라멘트 히터 전류는 1개 반 암페어로 설정됩니다.기판 홀더는 전자 회절 패턴이 기판의 원리 결정 그래픽 축과 정렬을 표시하고 명확한 단일 결정 전자 회절 패턴이 보일 때까지 회전된다. 표준 그룹 3형 확산 세포 또는 저온 확산 세포는 마그네슘 및 아연에 사용된다. 도가니에는 각각 15그램과 25그램의 고순도 마그네슘과 아연 샷이 적재되었습니다.아연과 마그네슘 소스 융합 세포는 셔터를 닫고 1시간 동안 250도에서 가스를 제거합니다. 일반적으로 이 작업은 기판을 조작기에 로드하기 전에 수행됩니다. 기판을 적재한 후, 우리는 아연 융합 셀을 최대 350도 C로 가열하고 마그네슘 셀을 390도까지 가열합니다.퓨전 셀은 셔터를 열기 전에 작동 온도에서 10 분 동안 안정화 될 수 있습니다.개폐식 석영 결정 모니터는 챔버 내부의 기판 앞에 배치됩니다. 기판이 검출기에 완전히 덮여 있는지 확인하여 기판에 금속이 증착되지 않도록 하십시오. 관제기가 석영 결정 센서에 증착 된 금속의 두께를 읽을 수 있도록, 석영 크리스탈 모니터 컨트롤러에 금속의 밀도를 입력합니다.플럭스를 보정하기 위해 금속 공급원 중 하나에 셔터를 열고 주입 셀 중 하나에서 금속 플럭스를 센서에 입금할 수 있도록 합니다. 센서에 금속이 쌓이면 컨트롤러에서 측정한 두께가 시간이 지남에 따라 선형적으로 증가합니다. 시간의 함수로서 두께에 직선을 장착함으로써 금속 플럭스의 정확한 측정을 얻습니다.플럭스 측정이 완료되면 주입 셀의 셔터를 닫고 샘플 홀더 의 전면에서 석영 결정 모니터 검출기를 철회하십시오. 이 그래프는 금속 소스가 석영 결정 모니터로 측정되는 플럭스의 온도 의존성을 보여줍니다. 직선은 아레헤니아 관계에 고정되어 있습니다.플럭스는 소스 온도가 12도 증가할 때마다 약 두 배가 됩니다. 성장 챔버에서 높은 질소 가스 압력이 있는 경우 필라멘트의 손상을 방지하기 위해 RHEED 총의 필라멘트 전류와 고전압을 끕니다. 다음 단계는 질소 플라즈마 소스를 시작하는 것입니다.고압 실린더에 가스 밸브를 연 다음, 성장 챔버의 질소 압력이 마이너스 5 Torr에 3 4 배 10에 도달 할 때까지 천천히 누출 밸브를 엽니 다. 그런 다음 13.56 MHz RF 전원 공급 장치에 전력을 300와트로 설정합니다. 플라즈마는 플라즈마 소스에 점화기로 시작됩니다.플라즈마가 시작되면 플라즈마 소스 뒷면의 뷰 포트에서 밝은 보라색 광선이 표시됩니다. 가능한 한 반사 력을 최소화하기 위해 무선 주파수 일치 상자의 컨트롤을 조정합니다. 15와트 미만의 반사 된 힘이 좋습니다.성장 챔버의 기판에서 반사된 다진 488 나노미터 파장 아르곤 레이저 광을 실리콘 사진 다이오드에 초점을 맞추고, 잠금 증폭기에서 전기 신호를 감지할 수 있도록 한다. 이는 기판 홀더를 두 축 주위로 회전시키고 이 그림에 도시된 반사된 빛을 수집하는 실리콘 검출기및 초점 렌즈의 위치를 조정하여 기판의 각도를 조정함으로써 달성된다. 레이저 라인 필터는 아르곤 레이저에서 488 나노미터 빛을 제외한 모든 빛을 차단하는 데 사용됩니다.사진 다이오드 출력은 잠금 증폭기로 측정되며 이 단일은 기판 표면의 반사도에 비례합니다. 금속 소스 중 하나의 셔터를 엽니다. 컴퓨터 제어 데이터 로거로 시간 종속 반사도를 기록합니다.에피택시 필름의 성장은 필름의 전면과 후면 사이의 박막 광학 간섭과 관련된 진동 반사 신호를 생성합니다. 마그네슘 아질산염 필름이 MBE에서 처음 촬영되면 노란색이지만 빠르게 희끄무레한 색상으로 사라집니다. 산화와 공기로부터 필름을 보호하기 위해, 산화 마그네슘의 캡슐화 층은 공기에 노출될 때 산화로부터 필름을 보호하기 위해 성장 챔버에서 필름을 꺼내기 전에 위에 증착하는 것이 좋습니다.이것은 아질산 마그네슘에 특히 중요하고 아연 아질산염에 대한 덜 중요합니다. 산화 마그네슘 캡슐화 층을 증착하기 위해 질소 가스를 닫고 산소 가스로 전환하고 산소의 압력을 마이너스 5 토르로 10으로 증가시다. 캡핑 층이 증가하는 동안 RF 전력을 250와트로 줄입니다.플라즈마는 질소보다 산소가 있는 낮은 RF 전력에서 시작합니다. 산소 플라즈마가 실행되면 마그네슘 소스의 셔터를 열고 10분 동안 시간 종속 반사도를 모니터링합니다. 이것은 약 10 나노미터 두께의 산화 마그네슘 필름을 생성합니다.샘플의 광학 반사도는 이 방정식으로 모델링할 수 있습니다. n2는 1.75와 동일한 488 나노미터에서 산화 마그네슘 기판의 굴절 지수이다. 테타 naught는 기판 정상에 대하여 측정되는 사건의 각도입니다.그리고 t는 성장 과정에서 시간이다. 필름, n1 및 k1의 광학 상수는 방정식과 시간의 함수로서 반사도를 피팅하여 얻을 수 있습니다. 노란색 사각형은 산화 마그네슘으로 덮인 아질산 마그네슘 필름의 한 예이며 검은 사각형은 아연 아질산염 필름입니다.마그네슘 아질산염은 눈에 보이는 밴드 갭이 있기 때문에 노란색이며, 아연 아질산염은 밴드 갭이 적외선이기 때문에 검은색입니다. 왼쪽그림은 110방향에 평행하게 정렬된 전자빔을 가진 벌거벗은 산화마그네슘 기판에 대한 RHEED 전자 회절 패턴이다. 중간 그림은 아연 아질산염 필름의 회절 패턴이며 오른쪽 그림은 마그네슘 아질산염 필름에서 나온 것입니다.이러한 결과는 우리가 에피 택시 필름에 대해 기대하는 바와 같이 기판의 평면에서 퇴적 필름의 결정 구조가 지향된다는 것을 보여줍니다. 이것은 샘플 조작기에서 산화물 마그네슘 기판을 회전할 때 전자 회절 패턴에 어떤 일이 일어나는지 보여줍니다. 이 그래프는 아연 아질산염 및 아질산 마그네슘 필름의 성장 시 시간의 함수로서 광학 반사도를 보여줍니다.광학 모델에 시간의 함수로서 반사도를 피팅함으로써, 당신은 필름에 대한 굴절, n, 소멸 계수, k 및 성장 속도, g의 인덱스를 추출 할 수 있습니다. 반사도는 표면 거칠기 산란으로 인해 아질산염 마그네슘 필름의 경우 시간이 지남에 따라 떨어지며, 이는 습식 지수에 의해 수학적으로 모델링되었습니다. 이 비디오에서는 플라즈마 보조 분자 빔 에피탁에 의한 상피 마그네슘과 아연 아질산염 필름을 성장시키는 방법을 보여 주었습니다.우리의 결과 중 하나는 그들이 성장하는 동안 샘플의 광학 반사도를 측정하는 것은 필름의 성장 속도와 광학 상수를 모두 결정하는 좋은 방법입니다. 불행히도, 우리의 재료는 실온이나 저온에서 광발광을 보여주지 않았기 때문에 필름 품질을 더 개선할 필요가 있습니다. 분말 샘플에 우리의 실험실에서 실험이 수행 될 수 있습니다 방법에 대 한 단서를 제공 합니다.고온에서 암모니아와 아연을 반응하여 만든 아연 아질산염 분말은 강한 광발광을 보여줍니다. 이것은 질소 공급원으로 질소 가스 대신 암모니아를 사용하는 것이 향상된 전자 특성을 가진 물질을 만드는 방법이 될 수 있음을 시사합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

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

진공 열 증발 기술을 통한 비스무트 나노와이어 어레이의 씨 없는 고수율 성장을 위한 프로토콜이 제시됩니다.

진공 열 증발을 통해 비스무트 나노 와이어 어레이의 씨앗 성장

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

분자 빔 에피 택시는 N 극성 InAlN 장벽이 높은 전자 이동도 트랜지스터 (HEMT들)을 성장하는 데 사용됩니다. 1,750cm 2 / V ∙ 초만큼 높은 이동성을 가진 부드러운 구조적으로 균질 InAlN 층 및 HEMT들에서 웨이퍼 제조 관리, 층 성장 조건 및 에피 택셜 구조의 결과.

InAlN 장벽 높은 전자 이동도 트랜지스터 N-극성 플라즈마를 이용한 분자 빔 에피 택시

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

높은-품질 쇼트 키 접촉의 달성은 heterostructure 필드 효과 트랜지스터 (HFETs)에서 효율적인 게이트 변조를 달성 하기 위한 필수적입니다. 우리는 제조 방법론 및 GaN 템플릿에 플라즈마를 이용한 분자 빔 피 여 성장 고밀도 2 차원 전자 가스 (2DEG)와 Zn-폴라 BeMgZnO/ZnO heterostructures에 쇼트 키 다이오드 특성을 제시.

Zn-폴라 BeMgZnO/ZnO Heterostructure 플라즈마를 이용한 분자 빔 피 성장에 쇼트 키 다이오드 제작

나노 패턴 사파이어 기판에 고품질 AlN 필름의 그래 핀 지원 성장을위한 프로토콜이 제시된다.

자외선 발광 다이오드용 나노 패턴 사파이어 기판에 대한 알N 필름의 그래핀 지원 준 반 데르 발스 에피택시

싱크로트론에서 조정할 진공 자외선의 photoionization 질량 분석기에 연결된 분자 빔 절연 가스 상태의 분자와 클러스터의 전자 구조를 탐색 할 수있는 편리한 도구를 제공합니다. DNA베이스 dimers의 양자 전송 메커니즘이 기법으로 elucidated했다.

조정할 수있는 진공 자외선 (VUV) 싱크로트론 방사선으로 분자 빔 질량 분광법

우리는 기능 재료, 재료 스택 및 전체 장치의 저가 nanoscale 패턴을 허용 nanomoulding 기술을 설명합니다. Nanomoulding는 모든 nanoimprinting 설정에서 수행 할 수 있으며, 자료 및 증착 공정의 다양한 범위에 적용 할 수 있습니다.

기능성 재료 Nanomoulding, Nanoimprinting에 다목적 보완 패턴 복제 방법

박막의 확산 그라데이션 (DGT)의 기술은 플루토늄의 분화 연구에 대한 제안한다. 이 프로토콜은 유기물의 존재 하에서 우레탄 (IV) 및 우레탄 (V)의 동작을 프로빙 확산 실험을 설명한다. 카르스트 봄에 배치 DGTs는 푸의 생체 이용률의 평가를 할 수 있습니다.

박막의 확산을 사용하여 환경 플루토늄의 분화 및 생체 이용률 측정

학습하세요 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시를 사용하여 Mg₃N₂ 및 Zn₃N₂ 박막을 성장하는 방법을 배우세요. MgO 기판 위에서 광학 모니터링으로 반도체 특성을 연구하는 기술입니다.

Mg₃N₂ 및 Zn 3 N₂ 박막의 플라즈마 보조 분자 빔 에피택시 성장

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