Name: Fabricage van plaatsgebonden complexe oxiden (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Leer de fabricage van plaatsgebonden complexe oxiden voor elektronentransportmetingen met behulp van pulsed laser depositie en fotolithografie. Deze methode maakt nauwkeurige studie van elektronische domeinen mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Deze inspanning werd volledig gesteund door de Amerikaanse DOE, Bureau van Basic Energy Sciences, Materials Sciences and Engineering Division.

1. Monster Groei Fabrication <ol><li> Schoon een 5 mm x 5 mm x 0.5 mm monokristallijn substraat met een miscut hoek van &lt;0,1 graad zoals SrTiO3 of LaAlO 3 met aceton en vervolgens met water in een ultrasoon reiniger voor elke 10 minuten. Een TiO2 beëindiging krijgen SrTiO3, etsen substraat in 10% waterstoffluoride gedurende 30 seconden en spoel in water gedurende 1 min, gevolgd door gloeien bij 1100 ° C gedurende 10 uur. Na het schoonmaken, monteer het substraat op een verwarming geschikt voor ultrahoog vacuüm omstandigheden. </li><li> Monteer de verwarming in de PLD vacuümkamer en open de kamer zuurstof bron om de kamer te vullen met 2 x 10E-5 Torr zuurstof. Verhoog de temperatuur verwarming tot 800 ° C en laat het gloeien gedurende 20 minuten. Temperatuur kan worden gecontroleerd met behulp van een computer gestuurde pyrometer of een thermokoppel. </li><li> De film depositie beginnen, start de gepulste excimer laser met een laser fluentie van 1-2 J / cm 2 en laser frequentie van 1of 2 Hz. De laserpulsen wordt het gekozen materiaal raakte en het genereren van een pluim flux. De flux wordt door de zuurstof milieu, en gooi op de ondergrond dringen. </li><li> Reflection High Energy Electron Diffraction (RHEED) kan worden gebruikt om celgroei unit bewaking en bevestiging oppervlaktekwaliteit 7. Deze techniek zorgt voor een zeer heldere dikte monitoring. </li><li> Als de film is van de gewenste dikte, zet de laser en verlaag de temperatuur verwarmer bij 5 ° C / min. Als de kachel eenmaal afgekoeld tot kamertemperatuur, schakel de zuurstof-bron en verwijder het monster. </li><li> Ex situ hybridisatie kan worden gebruikt oxide materialen zuurstofgebrek die aanwezig kunnen zijn na de groei of na lange periodes in vacuüm verwijderd. Plaats het monster in een buis oven onder 1 atm van stromende zuurstof. Verhoog de temperatuur van 20 ° C tot 700 ° C bij 5 ° C / min, 2 uur hechten, en verlaag temperatuur van 700 ° C tot 20 ° C bij 2 ° C / min. Een belangrijk geente is om nooit post-gloeien bij hogere temperaturen dan die gebruikt worden tijdens de film de groei bij het invullen zuurstofvacatures want dit kan negatieve invloed hebben op de kwaliteit oppervlak en kan een negatieve invloed kristal kwaliteit. </li></ol> 2. Fotolithografie Fabrication <ol><li> Het monster ultrasoon reinigen in aceton en vervolgens met water voor elke 10 minuten. Een optische microscoop kan worden gebruikt om te controleren dat het monster oppervlak schoon grote deeltjes. (Figuur 2a) </li><li> Spin jas een laag van 1 micron dikke fotolak. Typische toerental en duur zijn ongeveer 6000 rpm en 80 sec al deze nummers zijn afhankelijk van specifieke fotolak gebruikt. Plaats het monster op een verwarmingsplaat bij 115 ° C gedurende 2 minuten om de fotoresist te genezen. Controleer de fotolak kwaliteit onder een optische microscoop. De coating moet verschijnen uniform zonder borrelen. </li><li> Gebruik een masker aligner om het monster bloot onder een vooraf gedefinieerde lithografie masker met UV-licht voor 9 sec met een dosis blootstellingongeveer 90 mJ / cm 2. Ook deze nummers zijn specifiek voor de fotoresist gebruikt. Wanneer positieve fotolak wordt gebruikt, wordt het deel van de fotoresist die onder het masker zijn chemische eigenschap niet terwijl het deel van de PR is blootgelegd door het masker zijn eigendom veranderen en kunnen worden opgelost in de chemische ontwikkelaar. Verwarm de fotoresist en monster bij 110 ° C gedurende 80 seconden verder harden de blootgestelde fotoresist. </li><li> In een ontwikkelaar oplossing voor 25-35 sec spoel de steekproef. Haal het monster onmiddellijk en spoel in water gedurende 30 sec. Wanneer positieve fotolak wordt gebruikt, wordt het gedeelte van fotoresist is blootgelegd door het masker worden weggespoeld terwijl het gedeelte dat bedekt blijft. Merk op dat de duur van de derde stap is cruciaal voor fotoresist afmetingen en kwaliteit (figuur 2b) nauwkeurig te regelen. </li><li> Bereid een oplossing van kaliumjodide, zoutzuur en water van de verhouding 01:01:01. Gebruik plastic pincet te spoelen tHij monster in het zuur gedurende ongeveer 10 sec. Het onbeschermde deel van de dunne film weg zal worden geëtst. Spoel onmiddellijk het monster in zuiver water gedurende 60 sec. Controleer met een optische microscoop om te zien of de dunne film is volledig geëtst. Zo niet, voeg 2 tot 3 seconden van zure regen en onmiddellijk spoelen met zuiver water, controleer dan opnieuw met een optische microscoop. Herhaal deze procedure tot alle onbeschermde film weg is geëtst. Dit proces wordt geregeld door het etsmiddel sterkte en laagdikte. Typische etssnelheden voor veel manganieten zijn ongeveer 1-4 nm / seconde voor de 1:01:01 oplossing verhouding hierboven beschreven. </li><li> Spoel het monster in aceton gedurende 20 seconden om de resterende fotolak verwijderen. Controleer de kwaliteit van het monster met een microscoop (figuur 2c en 2d). </li></ol> 3. Wire-bonding Connection <ol><li> Met behulp van een foto-masker, herhaalt u de stappen 2,1-2,3 boven het gebruik van een lithografie masker dat laat geopend regio op de draden geschikt voor contactpads. Verdampen 5 nm Ti en 100 nm Au op het monster en spoel in aceton. Dit zal de fotolak verwijderen en laat alleen de gewenste contactpersoon pad geometrie (figuur 3a). </li><li> Gebruik GE vernis om het monster te monteren op het monster puck. Laat 15 min. te genezen. </li><li> Bevestig het monster positie op draad bonder podium en gebruiken de draad bonder naar Al draden uit de steekproef puck naar Ti / Au contacten (figuur 3b). Vervolgens voeren elektrische metingen. </li></ol>

<ol><li>Ahn, C. H., Triscone, J. -M., Mannhart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+field+effect+in+correlated+oxide+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Electric field effect in correlated oxide systems.</a> Nature. 424, 1015-1018 (2003).</li>
<li>Basov, D. N., Averitt, R. D., Van der Marel, D., Dressel, M., Haule, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodynamics+of+correlated+electron+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Electrodynamics of correlated electron materials.</a> Reviews of Modern Physics. 83, 471-541 (2011).</li>
<li>Waser, R., Aono, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoionics-based+resistive+switching+memories%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Nanoionics-based resistive switching memories.</a> Nat. Mater. 6, 833-840 (2007).</li>
<li>Willmott, P. R., Huber, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+laser+vaporization+and+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Mod.+Phys%22%5BJournal%5D)">Pulsed laser vaporization and deposition.</a> Rev. Mod. Phys. 72, 315-328 (2000).</li>
<li>Eres, H. M. C., G, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+pulsed-laser+deposition+of+complex+oxides%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Recent advances in pulsed-laser deposition of complex oxides.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 20, 264005(2008).</li>
<li>Ding, J. F., Jin, K. X., Zhang, Z., Wu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dependence+of+negative+differential+resistance+on+electronic+phase+separation+in+unpatterned+manganite+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Dependence of negative differential resistance on electronic phase separation in unpatterned manganite films.</a> Applied Physics Letters. 100, 62402-62404 (2012).</li>
<li>Ichimiya, A., I, P. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aIchimiya%2C+A+%22Reflection+High+Energy+Electron+Diffraction%22">Reflection High Energy Electron Diffraction</a>. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2004).</li>
<li>Guo, H., Sun, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+diagram+of+La0.7Sr0.3MnO3+thin+films+using+pulsed+laser+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">Growth diagram of La0.7Sr0.3MnO3 thin films using pulsed laser deposition.</a> arXiv. , 1210.5989(2012).</li>
<li>Ward, T. Z., Gai, Z., Guo, H. W., Yin, L. F., Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+a+first-order+electronic+phase+transition+in+manganites%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Dynamics of a first-order electronic phase transition in manganites.</a> Physical Review B. 83, 125125(2011).</li>
<li>Ward, T. Z., Liang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reemergent+Metal-Insulator+Transitions+in+Manganites+Exposed+with+Spatial+Confinement%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Reemergent Metal-Insulator Transitions in Manganites Exposed with Spatial Confinement.</a> Physical Review Letters. 100, 247204(2008).</li>
<li>Ward, T. Z., Zhang, X. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-Resolved+Electronic+Phase+Transitions+in+Manganites%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Time-Resolved Electronic Phase Transitions in Manganites.</a> Physical Review Letters. 102, 87201(2009).</li>
<li>Zhai, H. -Y., Ma, J. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Giant+Discrete+Steps+in+Metal-Insulator+Transition+in+Perovskite+Manganite+Wires%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Giant Discrete Steps in Metal-Insulator Transition in Perovskite Manganite Wires.</a> Physical Review Letters. 97, 167201(2006).</li>
<li>Wu, T., Mitchell, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creation+and+annihilation+of+conducting+filaments+in+mesoscopic+manganite+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Creation and annihilation of conducting filaments in mesoscopic manganite structures.</a> Physical Review B. 74, 214423(2006).</li>
<li>Altissimo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((E-beam+lithography+for+micro-%2Fnanofabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">E-beam lithography for micro-/nanofabrication.</a> Biomicrofluidics. 4, 26503-26506 (2010).</li>
<li>Watt, F., Bettiol, A. A., Van Kan, J. A., Teo, E. J., Breese, M. B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+Beam+Lithography+and+Nanofabrication%3A+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Nanoscience%22%5BJournal%5D)">Ion Beam Lithography and Nanofabrication: A Review.</a> International Journal of Nanoscience. 4, 269-286 (2005).</li>
<li>Urban, J. J., Yun, W. S., Gu, Q., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+single-crystalline+perovskite+nanorods+composed+of+barium+titanate+and+strontium+titanate%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Synthesis of single-crystalline perovskite nanorods composed of barium titanate and strontium titanate.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 1186-1187 (2002).</li>
<li>Wang, Y., Fan, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+different+magnetic+properties+in+nanosized+Ca0.82La0.18MnO3%3A+Wires+versus+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">The origin of different magnetic properties in nanosized Ca0.82La0.18MnO3: Wires versus particles.</a> Applied Physics Letters. 98, 142502(2011).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

Unlike element halfgeleidermaterialen zoals Si, kan de fabricage van complexe materialen moeilijker te wijten aan het feit dat de complexe structuur en meervoudige elementen alle in aanmerking moeten worden genomen. Het gebruik van fotolithografie om complexe oxide apparaten fabriceren relatief goedkoop en snel prototype tegenstelling tot andere technieken opsluiting. Er zijn echter enkele belangrijke beperkingen te begrijpen. Fotolithografie een ruimtelijke beperking creëren structuren van ongeveer 1 micron is dus niet...

De eerste en een van de belangrijkste stappen in de richting van hoge kwaliteit apparaten is de groei van epitaxiale oxide dunne films. Een eenkristal substraat wordt gebruikt als een &quot;template&quot; om de doelmaterialen deponeren. Tussen de verschillende depositiemethoden, gepulste laser depositie (PLD) is een van de beste manieren om een goede kwaliteit dunne films 4,5 verwerven. Groeiprocessen omvatten het verwarmen van het substraat tot ongeveer 800 ° C in een zuurstof omgeving en met laserpulsen het doelmateriaal raken en genereren een flux worden afgezet op het substraat. Het typische systeem wordt getoond in figuur 1. Terwijl unpatterned films zijn getoond om exotische nieuwe fysica onthullen 6, verminderen film dimensie geeft meer mogelijkheden om nieuwe fenomenen en inrichting fabricage verkennen. Fotolithografie kunnen worden gebruikt om de in-vlak monster afmeting beneden krimpen tot de orde van 1 pm. De gedetailleerde protocol van het fotolithografieproces zalworden hieronder besproken. Deze techniek is compatibel met de meest gebruikte substraten die zorgt voor onderzoeken confinement effecten op epitaxiale films gehouden op andere stam toestanden. Aangezien veel complexe oxiden interessante eigenschappen bij lage temperaturen en / of hoge magnetische velden, de elektronische verbinding tussen het apparaat en meetapparatuur is heel belangrijk. Hoogwaardige contacten worden gevormd door het verdampen Au contactvlakken in een 4-probe geometrie en het gebruik van een draad bonder om verbindingen tussen de elektroden en de meetinrichting. Wanneer correct gedaan, kunnen deze verbindingen gemakkelijk tegen extreme meting omgevingen binnen brede temperatuurbereik van 4 K tot 400 K en magnetisch veld bereik tot ± 9 T.

<table><tbody><tr><td colspan="4">Reagent/Materiaal</td></tr><tr><td>SrTiO3(001) &amp; LaAlO3(100) substraten</td><td>CrysTec GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microposit S1813 Fotoresist</td><td>Shipley</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CD-26 Ontwikkelaar</td><td>Shipley</td><td>38490</td><td></td></tr><tr><td>GE-lak</td><td>Lakeshore</td><td>VGE-7031</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Apparatuur</td></tr><tr><td>Reflected High Energy Electron Diffraction (RHEED)</td><td>Staib Instruments</td><td></td><td>35kV TorrRHEED</td></tr><tr><td>Mask Aligner</td><td>ABM</td><td>Model 85-3 (350W) Lichtbron</td><td></td></tr><tr><td>Resistiviteits Puck</td><td>Quantum Design</td><td>P102</td><td></td></tr><tr><td>Draadverbinder</td><td>Kulicke Soffa</td><td>04524-0XDA-000-00</td><td></td></tr></tbody></table>

fabricage van plaatsgebonden complexe oxiden

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complexe materialen zoals hoge Tc supergeleiders, Multiferroics, en kolossale magnetoweerstanden hebben elektronische en magnetische eigenschappen die voortvloeien uit de inherente sterke correlaties die in hen wonen. Deze materialen kunnen ook beschikken over elektronische fasescheiding in welke regio van enorm verschillende resistieve en magnetische gedrag naast elkaar kunnen bestaan ​​binnen een enkel kristal legering materiaal. Door het verminderen van de omvang van deze materialen om lengteschalen op en onder de inherente van het elektronische domeinen kunnen nieuwe gedrag worden blootgesteld. Vanwege dit en het feit dat de spin-charge-rooster-orbitale ordeparameters elk betrekken correlatielengten, ruimtelijk verminderen van deze materialen voor transport metingen is een cruciale stap in het begrijpen van de fundamentele fysica dat complex gedrag drijft. Deze materialen bieden ook een groot potentieel om de volgende generatie van elektronische apparaten 1-3 geworden. Zo is de productie van laag-dimensionale nano-ofmicro-structuren is het uiterst belangrijk om nieuwe functionaliteit te bereiken. Het gaat om meerdere beheersbare processen van hoge kwaliteit dunne film groei om nauwkeurige elektronische pand karakterisering. Hier presenteren wij fabricage protocollen van hoge kwaliteit microstructuren voor complexe oxide manganite apparaten. Gedetailleerde beschrijvingen en de benodigde spullen van dunne film groei, foto-lithografie, en wire-bonding worden gepresenteerd.

Dit document richt zich meestal op de fotolithografie en wire-bonding aspecten van monstervoorbereiding. Meer details op film groei procedures kan worden gevonden in onze andere recente publicaties 8. Fotolithografie is een belangrijke methode voor dimensionaliteit beheersen meervoudige oxiden voor de onderzoeken elektroncorrelaties lengtes en elektronische fasescheiding 9-13. Figuur 2 toont optische beelden van deelstappen tijdens het proces. Het moet ...

We beschrijven het gebruik van gepulste laser depositie (PLD), fotolithografie en wire-bonding technieken micrometer meervoudige oxiden apparaten. Het PLD wordt gebruikt om epitaxiale dunne films te laten groeien. Fotolithografie en wire-bonding technieken worden ingevoerd om praktische hulpmiddelen voor de meting doeleinden te creëren.

Fabricage van plaatsgebonden complexe oxiden

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Het algemene doel van deze procedure is het vervaardigen van ruimtelijk beperkte dunne complex-oxidefilms voor elektrontransportmetingen. Dit wordt bereikt door eerst monokristallijne perovskiet-dunne films te groeien middels gepulste laserdepositie. De tweede stap is het gebruik van fotolithografische technieken om de gegroeide films te etsen naar de gewenste grootte en geometrie.Bereid vervolgens de apparaten voor op transportmetingen door een lage weerstand voor de probecontacten te creëren en deze aan het meetsysteem te koppelen. De laatste stap is het uitvoeren van resistiviteitsmetingen van 300 tot vijf kelvin onder invloed van verschillende aangelegde magnetische velden. Uiteindelijk worden de lithografisch begrensde apparaten gebruikt om aan te tonen dat transport gedomineerd kan worden door het isoleren van één of enkele elektronische domeinen, waardoor de probe-elektronen gedwongen worden met meerdere regio's te interageren, in tegenstelling tot de ongebegrensde structuren en een simpel pad van de minste weerstand.Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden zoals elektronenstraallithografie en gefocuste ionenbundeldepositie is dat een monster snel kan worden bewerkt zonder schade door ionenimplantatie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen, zoals hoe elektronische fasecompetitie en elektronische correlatielengtes emergente fenomenen in sterk gecorreleerde materialen aansturen. Begin met het reinigen van een strontiumtitanaat enkelkristalsubstraat van 5 mm bij 5 mm bij 0,5 mm met een miscut-hoek van minder dan 0,1 graden met aceton en vervolgens water in een ultrasoonreiniger gedurende 10 minuten.Vorm vervolgens een titaniumdioxide-terminatie op het strontiumtitanaat door het substraat gedurende 30 seconden te etsen in 10% waterstoffluoride. Spoel het substraat daarna één minuut met water en sinter het 10 uur lang bij 1100 °C. Nadat het sinteren is voltooid en het substraat is afgekoeld tot kamertemperatuur, wordt het gemonteerd op een verwarmer die geschikt is voor ultrahoog vacuümomstandigheden en in een vacuümkamer geplaatst.Open vervolgens de zuurstofbron van de kamer om de kamer te vullen met 1 × 10⁻⁴ tor zuurstof. Verhoog de oventemperatuur naar 800 °C en laat het substraat 20 minuten lang annealen. Bewaak de temperatuur met een computergestuurde parameter of een thermokoppel.Om te beginnen met de filmdepositie, start een gepulseerde laser met een laserfluëntie van 1 tot 2 J/cm² en een laserfrequentie van 1 of 2 Hz. De laserpulsen raken het targetmateriaal en genereren een plumeflux.De flux zal door de zuurstofomgeving dringen en op het substraat neerslaan. Gebruik tijdens de filmdepositie reflectie-hoog-energetische elektrondiffractie, zoals beschreven door HME en anderen, om de groei van de eenheidscel te monitoren en de oppervlaktekwaliteit te bevestigen.Deze techniek maakt een zeer nauwkeurige monitoring van de dikte mogelijk; wanneer de film de gewenste dikte heeft bereikt, schakelt u de laser uit en verlaagt u de temperatuur van de verwarmer met een snelheid van 5 °C per minuut. Zodra de verwarmer is afgekoeld tot kamertemperatuur, schakelt u de zuurstofbron uit en verwijdert u het monster. Voer vervolgens een XC twee A-gloeiproces uit om zuurstoftekorten die zijn opgebouwd te verwijderen.Voer dit als volgt uit. Plaats het monster in een buisoven onder een atmosferische stroom zuurstof. Verhoog vervolgens de temperatuur van 20 °C naar 700 °C met een snelheid van 5 °C per minuut, houd dit twee uur vol, en verlaag daarna de temperatuur van 700 °C naar 20 °C met een snelheid van 2 °C per minuut.Het is belangrijk om een naald nooit bloot te stellen aan hogere temperaturen dan die welke tijdens de filmgroei zijn gebruikt. Reinig het monster bij het vullen van zuurstofvacatures eerst ultrasoon in aceton en vervolgens in water, telkens gedurende 10 minuten. Gebruik een optische microscoop om te controleren of het monsteroppervlak vrij is van grote partikels.Breng vervolgens een laag AZ 180 1.3 fotolak met een dikte van één micron aan door een enkele druppel hiervan 80 seconden lang bij 6.000 RPM te spinnen, en plaats het monster daarna twee minuten op een warmteplaat bij 115 °C om de fotolak te uitharden. Zodra de fotolak is afgekoeld, wordt de kwaliteit van de coating gecontroleerd onder een optische microscoop.Als de coating uniform is en geen bellen vertoont, plaats dan een monster in een MAs-aligner en belicht dit onder een vooraf gedefinieerd lithografiemasker met UV-licht gedurende negen seconden met een belichtingsdosis van 90 millijoules per square centimeter, en verhit vervolgens het fotolakmonster op een warmteplaat bij 115 °C gedurende 80 seconden. Om de belichte fotolak verder uit te harden, breng het monster vervolgens over naar de ontwikkeloplossing voor 25 tot 35 seconden en spoel het daarna 30 seconden af met water. Het deel van de fotolak dat niet door het masker werd bedekt, wordt weggewassen, terwijl het bedekte deel behouden blijft.Gebruik vervolgens een plastic pincet om het monster ongeveer 10 seconden te spoelen in een etsoplossing. Het onbeschermde deel van de dunne film wordt tijdens deze stap weggeëtst. Spoel het monster na 10 seconden onmiddellijk gedurende 60 seconden met puur water.Gebruik vervolgens een optische microscoop om te controleren of de dunne film correct is geëtst. Zo niet, ets dan nog twee tot drie seconden langer en spoel onmiddellijk opnieuw af met zuiver water. Zodra de juiste etsing is bereikt, spoel het monster 20 seconden in aceton.Controleer na het verwijderen van de resterende fotolak de kwaliteit van het monster opnieuw met een optische microscoop. Damp met behulp van een passend fotomasker 5 nm titanium en 100 nm goud op het monster op. Gebruik hiervoor een elektronenstraalevaporator bij een achtergronddruk van 1 × 10⁻⁵, met een opdampsnelheid van 2 Å/s voor titanium en 15 Å/s voor goud.Verwijder vervolgens de fotolak door het monster gedurende één minuut te spoelen met aceton. Bekijk daarna de pads onder een microscoop om de kwaliteit van de spoeling te bevestigen. Aceton laat alleen de gewenste geometrie van de contactpads over.Gebruik GE-lak om het monster op de monsterhouder te bevestigen. Laat het monster 15 minuten uitharden en plaats de houder vervolgens op de tafel van de wire bonder. Gebruik tot slot de wire bonder om de aluminiumdraden met het monster te verbinden.Nu bent u klaar om de elektrische metingen uit te voeren. Tijdens deze procedure kunnen films gemakkelijk te ver worden geëtst, waardoor het monster in slechts enkele seconden wordt vernietigd. Links is een correct geëtst monster te zien dat gedurende 15 seconden is geëtst.Bij 21 seconden is de gewenste structuur beschadigd en bij 25 seconden is deze grotendeels verwijderd. Het hier getoonde proces resulteert in een monster met elektrische contacten voor vierpuntsmetingen. Hierdoor is het eenvoudig om draadverbindingen te maken tussen het resulterende monster en componenten zoals een resistiviteitspuck.De ontwikkeling van deze techniek heeft onderzoekers in staat gesteld om sterk gecorreleerde materialen te gebruiken voor het bestuderen van elektronische fasescheiding. Na het bekijken van deze video zouden we een goed begrip moeten hebben van hoe complexe oxidefilms kunnen worden ingeperkt voor het onderzoek naar de concurrerende elektronische fases die daarin aanwezig zijn.

fabrication-of-spatially-confined-complex-oxides

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We beschrijven de experimentele methode nanogestructureerde oxide dunne films te deponeren door nanoseconde gepulste laser depositie (PLD) in aanwezigheid van een achtergrondgas. Door deze methode Al gedoteerde ZnO (AZO) films, van compacte hiërarchisch gestructureerd als nano-boom bossen, worden gestort.

Fabricage van Nano-engineered transparante geleidende oxides door gepulste laser depositie

Er wordt een methode beschreven voor het permanent verlijmen van twee siliciumwafels om een uniforme behuizing te realiseren. Dit omvat wafervoorbereiding, reiniging, RT-hechting en gloeiprocessen. De resulterende gebonden wafers (cellen) hebben uniformiteit van de behuizing ~1%1,2. De resulterende geometrie maakt metingen van beperkte vloeistoffen en gassen mogelijk.

Fabricage van uniforme nanoschaalholtes via Silicon Direct Wafer Bonding

Oxidenanostructuren bieden nieuwe kansen voor wetenschap en technologie. De interfaciale geleidbaarheid tussen LaAlO3 en SrTiO3 kan met nagenoeg atomaire precisie worden geregeld met behulp van een geleider atomic force microscopy techniek. Het protocol voor het creëren en meten van geleidende nanostructuren op LaAlO3/SrTiO3 interfaces wordt gedemonstreerd.

Schrijven en lage temperatuur karakterisering van nanostructuren

Verschillende procedures worden geschetst om atomair gedefinieerde templates voor te bereiden op epitaxiale groei van complexe oxide deklagen. Chemische behandeling van enkele kristallijne SrTiO 3 (001) en DYSCO 3 (110) substraten werden uitgevoerd om atomair glad, enkel beëindigd oppervlakken te verkrijgen. Ca 2 Nb 3 O 10 - nanosheets werden gebruikt om atomair gedefinieerde templates op willekeurige substraten te creëren.

Atomair gedefinieerde templates voor epitaxiale groei van complexe oxide deklagen

Hier presenteren we een protocol voor het synthetiseren Zn 1-x Mg x O / Cu 2 O heterojunctions in de open lucht bij lage temperatuur via luchtdruk ruimtelijke atomic layer deposition (AP-SALD) van Zn 1-x Mg x O op koperoxide. Dergelijke hoge kwaliteit conforme metaaloxiden kan worden geteeld op een verscheidenheid van substraten, waaronder kunststoffen door deze goedkope en schaalbaar methode.

Verbeterde Heterojunction Kwaliteit in Cu<sub&gt; 2</sub&gt; O-gebaseerde zonnecellen door het optimaliseren van de atmosferische druk Ruimtelijke Atomic Layer Afgezet<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; O

In kolomvorm zinkoxide structuren in de vorm van staven worden gesynthetiseerd via aerosol-bijgewoonde chemische damp afzetting zonder het gebruik van vooraf gedeponeerde katalysator-zaad deeltjes. Deze methode is schaalbaar en compatibel met verschillende ondergronden op basis van silicium, kwarts of polymeren.

Aerosol-bijgewoonde Chemical Vapor Deposition van metaaloxide structuren: zinkoxide staven

Metaal-organische kaders zijn effectief in de opslag van gas en heterogene katalyse, maar typisch synthese methoden leiden tot losse poeders die moeilijk te integreren in slimme materialen. We tonen een methode van eerste coating stoffen met ALD metaaloxiden, resulterend in hoekgetrouwe films van MOF op de stoffen gedurende de synthese van solvothermal.

Solvothermal synthese van MIL-96 en UiO-66-NH2 op atomische laag gestort metaaloxide Coatings op Fiber matten

De synthese van hoge kwaliteit bulk en dunne film (Mg0.25(1-x)van CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O en (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O entropie-gestabiliseerde stikstofoxiden wordt gepresenteerd.

Bulk en dunne Film synthese van compositioneel Variant Entropy-gestabiliseerde stikstofoxiden

Hier tonen we een unieke, relatief lage temperatuur, gesmolten zout synthese-methode voor het opstellen van uniforme complexe metaaloxide lanthanium hafnate nanodeeltjes.

Gesmolten-zout synthese van complexe metaaloxide nanodeeltjes

Oxidematerialen vertonen veel exotische eigenschappen die kunnen worden gecontroleerd door het zuurstofgehalte af te stemmen. Hier demonstreren we de afstemming van het zuurstofgehalte in oxiden door de gepulseerde laserdepositieparameters te variëren en door postgloeiing uit te voeren. Als voorbeeld worden elektronische eigenschappen van op SrTiO3 gebaseerde heterostructuren afgestemd door groeimodificaties en gloeien.

Afstemmen van oxide-eigenschappen door zuurstofvacuümregeling tijdens groei en gloeien

Leer de fabricage van plaatsgebonden complexe oxiden voor elektronentransportmetingen met behulp van pulsed laser depositie en fotolithografie. Deze methode maakt nauwkeurige studie van elektronische domeinen mogelijk.

Fabricage van plaatsgebonden complexe oxiden

Meer video's verkennen