Artykuł metodologiczny

Dostrajanie właściwości tlenków poprzez kontrolę pustego miejsca tlenu podczas wzrostu i wyżarzania

DOI:

10.3791/58737

⸱

9 czerwca 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Energy Conversion and Storage, Technical University of Denmark, 2Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Materiały tlenkowe wykazują wiele egzotycznych właściwości, które można kontrolować, dostrajając zawartość tlenu. W tym miejscu demonstrujemy dostrajanie zawartości tlenu w tlenkach poprzez zmianę parametrów osadzania laserowego impulsowego oraz poprzez wykonywanie wyżarzania końcowego. Na przykład właściwości elektroniczne heterostruktur opartych na SrTiO3 są dostrajane przez modyfikacje wzrostu i wyżarzanie.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Właściwości elektryczne, optyczne i magnetyczne materiałów tlenkowych często mogą być kontrolowane poprzez różnicowanie zawartości tlenu. W tym miejscu przedstawiamy dwa podejścia do różnicowania zawartości tlenu i podajemy konkretne przykłady dostrajania właściwości elektrycznych heterostruktur opartych na SrTiO3. W pierwszym podejściu zawartość tlenu jest kontrolowana poprzez zmianę parametrów osadzania podczas pulsacyjnego osadzania laserowego. W drugim podejściu zawartość tlenu jest dostrajana poprzez poddanie próbek wyżarzaniu w tlenie w podwyższonych temperaturach po wzroście filmu. Podejścia te mogą być stosowane w przypadku szerokiej gamy materiałów tlenkowych i beztlenkowych, których właściwości są wrażliwe na zmianę stopnia utlenienia.

Podejścia różnią się znacznie od bramkowania elektrostatycznego, które jest często używane do zmiany właściwości elektronicznych ograniczonych systemów elektronicznych, takich jak te obserwowane w heterostrukturach opartych na SrTiO3. Kontrolując stężenie wolnego miejsca w tlenie, jesteśmy w stanie kontrolować gęstość nośnika o wiele rzędów wielkości, nawet w nieograniczonych układach elektronicznych. Co więcej, można kontrolować właściwości, które nie są wrażliwe na gęstość wędrownych elektronów.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zawartość tlenu odgrywa istotną rolę we właściwościach materiałów tlenkowych. Tlen ma wysoką elektroujemność i w pełni jonowym limicie przyciąga dwa elektrony z sąsiednich kationów. Elektrony te są przekazywane do sieci, gdy tworzy się wakat tlenowy. Elektrony mogą zostać uwięzione i utworzyć stan zlokalizowany lub mogą stać się zdelokalizowane i zdolne do przewodzenia prądu ładunkowego. Stany zlokalizowane są zwykle zlokalizowane w przerwie energetycznej między pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa o całkowitym momencie pędu, który może być niezerowy1,2,3. Zlokalizowane stany mogą więc tworzyć zlokalizowane momenty magnetyczne i mieć duży wpływ na przykład na właściwości optyczne i magnetyczne1,2,3. Jeśli elektrony ulegną zdelokalizacji, przyczyniają się do gęstości wędrownych nośników ładunku. Ponadto, jeśli powstanie wakat tlenowy lub inne defekty, sieć dostosowuje się do wady. Obecność defektów może więc w naturalny sposób prowadzić do lokalnych pól odkształceń, łamania symetrii oraz zmodyfikowanego transportu elektronowego i jonowego w tlenkach.

Kontrolowanie stechiometrii tlenu jest często kluczem do dostrojenia, na przykład, właściwości optycznych, magnetycznych i transportowych materiałów tlenkowych. Wybitnym przykładem są heterostruktury oparte na SrTiO3 i SrTiO3, w których stan podstawowy systemów materiałowych jest bardzo wrażliwy na zawartość tlenu. Undoped SrTiO3 jest izolatorem niemagnetycznym o przerwie energetycznej 3,2 eV; jednak wprowadzając wakanse tlenowe, SrTiO3 zmienia stan z izolacyjnego na przewodzący metaliczny o ruchliwości elektronów przekraczającej 10 000 cm2/Vs przy 2 K4. W niskich temperaturach (T < 450 mK) nadprzewodnictwo może być nawet preferowanym stanem podstawowym5,6. Stwierdzono również, że wakaty tlenu w SrTiO3 sprawiają, że jest on ferromagnetyczny7 i powoduje optyczne przejście w widmie widzialnym od przezroczystego do nieprzezroczystego2. Od ponad dekady istnieje duże zainteresowanie osadzaniem różnych tlenków, takich jak LaAlO3, CaZrO3 i γ-Al2O3, na SrTiO3 i badaniem właściwości powstających na interfejsie8,9,10,11,12,13. W niektórych przypadkach okazuje się, że właściwości interfejsu znacznie różnią się od tych obserwowanych w materiałach nadrzędnych. Ważnym rezultatem heterostruktur opartych na SrTiO3 jest to, że elektrony mogą być ograniczone do interfejsu, co umożliwia kontrolowanie właściwości związanych z gęstością elektronów wędrownych za pomocą bramkowania elektrostatycznego. W ten sposób możliwe staje się dostrojenie, na przykład, ruchliwości elektronów14,15, nadprzewodnictwa11, parowania elektronów16 i stanu magnetycznego17 interfejsu, za pomocą pól elektrycznych.

Tworzenie interfejsu umożliwia również kontrolę chemii SrTiO3, gdzie osadzanie górnej warstwy na SrTiO3 może być wykorzystane do wywołania reakcji redoks na interfejsie18,19. Jeśli warstwa tlenku o wysokim powinowactwie do tlenu osadza się na SrTiO3, tlen może przenieść się z przypowierzchniowych części SrTiO3 do górnej warstwy, redukując w ten sposób SrTiO3 i utleniając górną warstwę (patrz rysunek 1).

figure-introduction-1
Rysunek 1: Tworzenie się wakansu tlenowego w SrTiO3. Schematyczna ilustracja tego, jak powstają wakanse tlenu i elektrony w obszarze bliskim granicy faz SrTiO3 podczas osadzania cienkiej warstwy o wysokim powinowactwie do tlenu. Przedruk rysunku za zgodą Chen et al.18. Prawa autorskie 2011 Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

W tym przypadku wolne miejsca tlenowe i elektrony powstają w pobliżu interfejsu. Oczekuje się, że proces ten jest źródłem przewodności powstającej podczas osadzania na granicy faz między SrTiO3 a foliami metalowymi lub tlenkami uprawianymi w temperaturze pokojowej, takimi jak amorficzny LaAlO318,20 lub γ-Al2O310,21,22,23. W związku z tym właściwości tych interfejsów opartych na SrTiO3 są bardzo wrażliwe na zawartość tlenu na granicy faz.

Tutaj informujemy o użyciu wyżarzania po osadzaniu i zmianach parametrów osadzania laserowego impulsowego do kontrolowania właściwości materiałów tlenkowych poprzez dostrajanie zawartości tlenu. Używamy γ-Al2O3 lub amorficznego LaAlO3 osadzonego na SrTiO3 w temperaturze pokojowej jako przykładów tego, jak gęstość nośnika, ruchliwość elektronów i rezystancja arkusza mogą być zmieniane o rzędy wielkości poprzez kontrolowanie liczby wakatów tlenowych. Metody te oferują pewne korzyści wykraczające poza te uzyskiwane za pomocą bramkowania elektrostatycznego, które jest zwykle używane do dostrajania właściwości electrical9,11,14, a w niektórych przypadkach magnetic15,17. Korzyści te obejmują tworzenie (quasi-)stabilnego stanu końcowego i unikanie stosowania pól elektrycznych, które wymagają kontaktu elektrycznego z próbką i mogą powodować skutki uboczne.

Poniżej omawiamy ogólne podejścia do dostrajania właściwości tlenków poprzez kontrolowanie zawartości tlenu. Odbywa się to na dwa sposoby, a mianowicie: 1) poprzez zmianę warunków wzrostu podczas syntezy materiałów tlenkowych oraz 2) poprzez wyżarzanie materiałów tlenkowych w tlenie. Podejścia te można zastosować do dostrojenia szeregu właściwości wielu materiałów tlenkowych i niektórych tlenków tlenku. Podajemy konkretny przykład, jak dostroić gęstość nośnika na granicy heterostruktur opartych na SrTiO3. Upewnij się, że zachowany jest wysoki poziom czystości, aby uniknąć zanieczyszczenia próbek (np. przy użyciu rękawiczek, pieców rurowych przeznaczonych do SrTiO3 oraz pęsety niemagnetycznej/kwasoodpornej).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Kontrolowanie właściwości poprzez różne warunki wzrostu

  1. Przygotowanie wysokiej jakości powierzchni SrTiO3
    1. Zakup podłoży SrTiO3 z mieszanymi końcówkami (np. o wymiarach 5 mm x 5 mm x 0,5 mm) o typowym kącie powierzchni 0,05°–0,2° w stosunku do płaszczyzn kryształu (001).
      UWAGA: Kąt błędnego cięcia określa płaskość powierzchni, co jest ważne dla epitaksjalnego wzrostu na podłożu, a także dla uzyskanych właściwości na granicy faz.
    2. Oczyścić żądaną liczbę substratów za pomocą ultradźwięków w acetonie przez 5 minut i etanolu przez 5 minut w temperaturze pokojowej w standardowym ultrasonografie.
    3. Ultradźwiękowe podłoża przez 20 minut w temperaturze 70 °C w czystej wodzie, która rozpuszcza SrO24 lub tworzy kompleksy Sr-wodorotlenków w domenach powierzchniowych zakończonych SrO25, pozostawiając chemicznie stabilne domeny zakończone TiO2 bez zmian26.
    4. Ultradźwięki podłoża w kwaśnym roztworze 3:1:16 HCl:HNO3:H2O (np. 9:3:48 mL) w temperaturze 70 °C przez 20 minut w dygestorium w celu selektywnego wytrawiania SrO ze względu na zasadowy charakter domen powierzchniowych SrO, kwasowość TiO2 i obecność kompleksów Sr-wodorotlenku.
    5. Usunąć resztki kwasu z substratów za pomocą ultradźwięków w 100 ml czystej wody przez 5 minut w temperaturze pokojowej w dygestorium.
      UWAGA: SrTiO3 zakończony TiO2 można kupić komercyjnie lub przygotować na różne sposoby w oparciu o selektywne trawienie SrO na powierzchni24,27. Konwencjonalne wytrawianie w HF również prowadzi do SrTiO3 zakończonego TiO2, ale tutaj unika się tego ze względu na obawy dotyczące bezpieczeństwa i ryzyko niezamierzonego domieszkowania F SrTiO328.
      6. Podłoża należy poddać
    6. obróbce termicznej w atmosferze 1 bara tlenu przez 1 godzinę w temperaturze 1 000 °C z szybkością ogrzewania i chłodzenia 100 °C/h w ceramicznym piecu rurowym, aby rozluźnić powierzchnię podłoża do stanu o niskiej energii.
  2. Osadzanie cienkiej warstwy (cienkich warstw) na podłożu
    1. Zamontuj podłoża na podgrzewaczu lub nośniku wiórów, w zależności od tego, czy mają być wykonywane pomiary transportu in situ podczas osadzania.
      UWAGA: Srebrna pasta, która utwardza się w temperaturze pokojowej, może być wygodnie używana do montażu podłoża
      2. .
    2. Podłącz cztery rogi powierzchni SrTiO3 do nośnika wiórów elektrycznie, na przykład za pomocą standardowego klinowego łączenia drutami Al o grubości 20 μm, jeśli pożądane są pomiary transportu in situ. Zamontuj nośnik chipów na uchwycie nośnika chipów, gdzie przewody łączą próbkę z elektrycznym zestawem pomiarowym za pomocą złącza kompatybilnego z próżnią.
    3. Umieść substrat zakończony TiO2 w odległości 4,7 cm od monokrystalicznego celu Al2O3 w celu typowego osadzania Al2O3 na SrTiO3.
    4. Pomiary rezystancji arkusza startowego przy użyciu geometrii Van der Pauw 29, jeśli mają być wykonane pomiary transportu in situ.
    5. Podgrzać podłoże do temperatury 650 °C z prędkością 15 °C/min lub utrzymać podłoże w temperaturze pokojowej.
    6. Przygotować się do ablacji z monokrystalicznej tarczy Al2O3 przy ciśnieniu tlenu 1 x 10-5 mbar przy użyciu np. lasera KrF o impulsach nanosekundowych o długości fali 248 nm, fluencji lasera 3,5 J/cm2 i częstotliwości 1 Hz. Dostosuj właściwości za pomocą zawartości tlenu, stosując ciśnienie osadzania tlenu w zakresie od 10-6 do 10-1 mbar lub zmieniając inne parametry osadzania.
    7. Osadzaj żądaną grubość γ-Al2O3 (zwykle 0–5 komórek elementarnych).
      UWAGA: Można to określić za pomocą, na przykład, refleksyjnych oscylacji wysokoenergetycznej dyfrakcji elektronów (RHEED) lub pomiarów mikroskopii sił atomowych, gdzie ta ostatnia jest mierzona jako różnica wysokości wytworzona przez zapobieganie osadzaniu się γ-Al2O3 na części podłoża za pomocą maski fizycznej.
    8. Schłodzić heterostrukturę γ-Al2O3/SrTiO3 z prędkością 15 °C/min przy ciśnieniu osadzania bez wykonywania dodatkowego etapu wyżarzania, jeśli przeprowadzane jest osadzanie w wysokiej temperaturze.
    9. Wyjąć próbkę z komory osadzania i przerwać pomiary elektryczne.
    10. Próbkę należy przechowywać w próżni, napoju azotu lub, alternatywnie, w warunkach otoczenia. Degradacja próbki jest najwolniejsza, gdy jest przechowywana w próżni lub azocie20.

2. Kontrolowanie właściwości przez wyżarzanie termiczne

  1. Zamontuj próbkę z pastą srebrną na nośniku chipowym.
  2. Podłącz próbkę elektrycznie do nośnika wiórów, korzystając na przykład z klinowego łączenia drutów Al w geometrii Van der Pauw29.
  3. Podłącz nośnik chipów elektrycznie do sprzętu pomiarowego za pomocą złącza i przewodów z izolacją odporną termicznie.
  4. Rozpocznij pomiary rezystancji arkusza.
  5. Umieścić nośnik wiórów wyposażony w próbkę w zamkniętym piecu.
  6. Dokładnie przepłukać gazem używanym do wyżarzania, sprawdzając, czy rezystancja próbki jest wrażliwa na zmiany atmosfery.
  7. Wyżarzać próbkę przy użyciu żądanego profilu wyżarzania. Typowe temperatury wyżarzania wynoszą odpowiednio 50–250 °C i 100–350 °C dla heterostruktur a-LaAlO3/SrTiO3 i γ-Al2O3/SrTiO3, w zależności od grubości wierzchniej warstwy i pożądanej szybkości wprowadzania tlenu.
    UWAGA: Jeśli potrzebne są temperatury powyżej 350–400 °C, należy używać bardziej odpornych termicznie opcji niż druty aluminiowe i standardowe ceramiczne nośniki wiórów.
  8. Przerwij wyżarzanie, gdy nastąpiła pożądana zmiana rezystancji blachy.
  9. Schłodzić próbkę, obniżając temperaturę, lub wyjąć próbkę.
  10. Zatrzymaj pomiary elektryczne.
    UWAGA: Rezystancja jest generalnie zależna od temperatury, co należy wziąć pod uwagę, jeśli celem są określone właściwości transportowe w określonej temperaturze.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kontrolowanie właściwości poprzez różne warunki wzrostu
Zmiana parametrów osadzania podczas osadzania tlenków może prowadzić do dużej zmiany właściwości, w szczególności w przypadku heterostruktur opartych na SrTiO3, jak pokazano na Rysunek 2.

figure-results-1
Rysunek 2: Kontrolowanie właśc...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Opisane tutaj metody polegają na wykorzystaniu zawartości tlenu do kontrolowania właściwości tlenku, a zatem ciśnienie parcjalne tlenu i temperatura robocza są parametrami krytycznymi. Jeśli całkowity stopień utlenienia układu zostanie dostrojony w taki sposób, że układ pozostaje w równowadze termodynamicznej z otaczającą atmosferą (tj. zmieni się pO2 w wysokiej temperaturze), zmiany mogą być odwracalne. Jednak w przypadku heterostruktur opartych na SrTiO3 międzyfazowe wakancje tlenowe są zwykle two...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy dziękują J. Geyti z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego za jego pomoc techniczną. F. Trier dziękuje za wsparcie grantu badawczego VKR023371 (SPINOX) od VILLUM FONDEN. D. V. Christensen dziękuje za wsparcie Fundacji Novo Nordisk NERD Programme: New Exploratory Research and Discovery, Superior Grant NNF21OC0068015.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
SrTiO3CrystecMonokrystaliczny (001) zorientowany, kąt błędnego cięcia 0,05-0,2 stopnia
LaAlO3Shanghai Daheng Optics and Fine Mechanics Co.Ltd.Monokrystaliczny
Al2O3Shanghai Daheng Optics i mechanika precyzyjna Co.Ltd.Monokrystaliczne
chemikalia i gazyStandardowi dostawcy
Pasta srebrnaSPI Supplies, Sonda strukturalna Inc05001-AB, Farba srebrna o wysokiej czystości
UltradźwiękiVWRUSC500D HF45kHz/100W
Klejarka klinowaShenzhen Baixiangyuan Science & Technologia Co., Sp. z o.o.HS-853A Bonder drutu aluminiowego
Pulsacyjne osadzanie laseroweTwente Solid State Technologies (TSST)PLD firmy TSST z wersją oprogramowania V3.0.29, wyposażony w laser nanosekundowy KrF
248 nm (Compex Pro 205 F) z konfiguracji pomiaru koherentnej
rezystancjiWykonanena zamówienieOparty na następujących przyrządach elektrycznych i niestandardowym oprogramowaniu:
Źródło prądu stałego i przemiennego Keithley 6221
Nanowoltomierz Keithley 2182A
System przełączników Keithley 7001 z kartą matrycową
Miernik pikoamperomierza Keithley 6487
KriogenikaOparte na następujących przyrządach elektrycznych i niestandardowym oprogramowaniu:
Źródło prądu stałego Keithley 2400
Nanowoltomierz Keithley 2182A
System przełączników Keithley 7001 z kartą matrycową
PiecWykonaneSpecjalnie napisane oprogramowanie sterujące piecem rurowym FTTF 500/70 firmy Scandia Ovnen AS i regulatorem temperatury eurotherm 2216e
na zamówienie

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pavlenko, N., Kopp, T., Tsymbal, E. Y., Sawatzky, G. A., Mannhart, J. Magnetic and superconducting phases at the LaAlO3/SrTiO3 interface: The role of interfacial Ti 3d electrons. Physical Review B. 85 (2), 020407(2012).
  2. Schütz, P., et al. Microscopic origin of the mobility enhancement at a spinel/perovskite oxide heterointerface revealed by photoemission spectroscopy. Physical Review B. 96, 161409(2017).
  3. Choi, H., Song, J. D., Lee, K. -R., Kim, S. Correlated Visible-Light Absorption and Intrinsic Magnetism of SrTiO3 Due to Oxygen Deficiency: Bulk or Surface Effect. Inorganic Chemistry. 54 (8), 3759-3765 (2015).
  4. Frederikse, H. P. R., Hall Hosler, W. R. Mobility in SrTiO3. Physical Review. 161 (3), (1967).
  5. Schooley, J. F., Hosler, W. R., Cohen, M. L. Superconductivity in Semiconducting SrTiO3. Physical Review Letters. 12 (17), 474-475 (1964).
  6. Schooley, J. F., et al. Dependence of the Superconducting Transition Temperature on Carrier Concentration in Semiconducting SrTiO3. Physical Review Letters. 14 (9), 305-307 (1965).
  7. Coey, J. M. D., Venkatesan, M., Stamenov, P. Surface magnetism of strontium titanate. Journal of Physics: Condensed Matter. 28 (48), 485001(2016).
  8. Ohtomo, A., Hwang, H. Y. A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Nature. 427 (6973), 423-426 (2004).
  9. Thiel, S., Hammerl, G., Schmehl, A., Schneider, C. W., Mannhart, J. Tunable quasi-two-dimensional electron gases in oxide heterostructures. Science. 313 (5795), 1942-1945 (2006).
  10. Chen, Y. Z., et al. A high-mobility two-dimensional electron gas at the spinel/perovskite interface of γ-Al2O3/SrTiO3. Nature Communications. 4, 1371(2013).
  11. Caviglia, A. D., et al. Electric field control of the LaAlO3/SrTiO3 interface ground state. Nature. 456 (7222), 624-627 (2008).
  12. Christensen, D. V., et al. Electric field control of the γ-Al2O3/SrTiO3 interface conductivity at room temperature. Applied Physics Letters. 109 (2), 021602(2016).
  13. Chen, Y., et al. Creation of High Mobility Two-Dimensional Electron Gases via Strain Induced Polarization at an Otherwise Nonpolar Complex Oxide Interface. Nano Letters. 15 (3), 1849-1854 (2015).
  14. Bell, C., et al. Dominant Mobility Modulation by the Electric Field Effect at the LaAlO3/SrTiO3 Interface. Physical Review Letters. 103 (22), 226802(2009).
  15. Niu, W., et al. Giant Tunability of the Two-Dimensional Electron Gas at the Interface of γ-Al2O3/SrTiO3. Nano Letters. 17, 6878(2017).
  16. Cheng, G., et al. Electron pairing without superconductivity. Nature. 521 (7551), 196-199 (2015).
  17. Bi, F., et al. Room-temperature electronically-controlled ferromagnetism at the LaAlO3/SrTiO3 interface. Nature Communications. 5, (2014).
  18. Chen, Y., et al. Metallic and Insulating Interfaces of Amorphous SrTiO3-Based Oxide Heterostructures. Nano Letters. 11 (9), 3774-3778 (2011).
  19. Chen, Y. Z., et al. On the origin of metallic conductivity at the interface of LaAlO3/SrTiO3. Applied Surface Science. 258 (23), 9242-9245 (2012).
  20. Trier, F., et al. Degradation of the interfacial conductivity in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures during storage at controlled environments. Solid State Ionics. 230, 12-15 (2013).
  21. Christensen, D. V., Smith, A. Is γ-Al2O3 polar. Applied Surface Science. , 887-890 (2017).
  22. Gunkel, F., et al. Thermodynamic Ground States of Complex Oxide Heterointerfaces. ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (1), 1086-1092 (2017).
  23. Christensen, D. V., et al. Controlling the carrier density of SrTiO3-based heterostructures with annealing. Advanced Electronic Materials. 1700026. , (2017).
  24. Connell, J. G., Isaac, B. J., Ekanayake, G. B., Strachan, D. R., Seo, S. S. A. Preparation of atomically flat SrTiO3 surfaces using a deionized-water leaching and thermal annealing procedure. Applied Physics Letters. 101 (25), 251607-251607 (2012).
  25. Koster, G., Kropman, B. L., Rijnders, G. J., Blank, D. H., Rogalla, H. Quasi-ideal strontium titanate crystal surfaces through formation of strontium hydroxide. Applied Physics Letters. 73 (20), 2920-2922 (1998).
  26. Komiyama, M., Gu, M. Atomic force microscopy images of MgO (100) and TiO2 (110) under water and aqueous aromatic molecule solutions. Applied Surface Science. 120 (100), 125-128 (1997).
  27. Kawasaki, M., et al. Atomic control of the SrTiO3 crystal surface. Science. 266 (5190), 1540-1542 (1994).
  28. Chambers, S. A., Droubay, T. C., Capan, C., Sun, G. Y. Unintentional F doping of SrTiO3(001) etched in HF acid-structure and electronic properties. Surface Science. 606 (001), 554-558 (2012).
  29. vander Pauw, L. J. A method of measuring specific resistivity and Hall effect of discs of arbitrary shape. Philips Research Reports. 13, 1-9 (1958).
  30. Chen, Y. Z., et al. Room Temperature Formation of High-Mobility Two-Dimensional Electron Gases at Crystalline Complex Oxide Interfaces. Advanced Materials. 26, (2013).
  31. Christensen, D. V., et al. Electron Mobility in γ-Al2O3/SrTiO3. Physical Review Applied. 9 (5), 054004(2018).
  32. Cen, C., et al. Nanoscale control of an interfacial metal-insulator transition at room temperature. Nature Materials. 7 (4), 298-302 (2008).
  33. Cen, C., Thiel, S., Mannhart, J., Levy, J. Oxide Nanoelectronics on Demand. Science. 323 (5917), 1026-1030 (2009).
  34. Xu, C., et al. Disentanglement of growth dynamic and thermodynamic effects in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures. Scientific Reports. 6, 22410(2016).
  35. Chambers, S. A. Understanding the mechanism of conductivity at the LaAlO3/SrTiO3(001) interface. Surface Science. 605 (001), 1133-1140 (2011).
  36. Nakagawa, N., Hwang, H. Y., Muller, D. A. Why some interfaces cannot be sharp. Nature Materials. 5 (3), 204-209 (2006).
  37. Sambri, A., et al. Plasma plume effects on the conductivity of amorphous-LaAlO3/SrTiO3 interfaces grown by pulsed laser deposition in O2. and Ar. Applied Physics Letters. 100 (23), 231605(2012).
  38. Biscaras, J., et al. Limit of the electrostatic doping in two-dimensional electron gases. of LaXO3(X = Al, Ti)/SrTiO3. Scientific Reports. 4, 6788(2014).
  39. Christensen, D. V., et al. Controlling interfacial states in amorphous/crystalline LaAlO3/SrTiO3 heterostructures by electric fields. Applied Physics Letters. 102 (2), 021602(2013).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Impulsowe osadzanie laserowecienkie warstwy tlenk wproces wy arzaniaheterostruktury SrTiO3strojenie g sto ci no nik ww a ciwo ci elektrycznew a ciwo ci magnetycznein ynieria defekt wprzygotowanie pod o a

Powiązane artykuły