Wytwarzanie przestrzennie ograniczonych złożonych tlenków

Ogólnym celem tej procedury jest skonstruowanie przestrzennie ograniczonych złożonych cienkich warstw tlenkowych do pomiarów transportu elektronów. Osiąga się to poprzez pierwsze wyhodowanie cienkich warstw monokryształu menonitu za pomocą impulsowego osadzania laserowego. Drugim krokiem jest użycie technik fotolitograficznych do wytrawienia wyrośniętych filmów do pożądanego rozmiaru i geometrii.

Następnie należy przygotować urządzenia do pomiarów transportowych poprzez stworzenie niskiej rezystancji styków sondy i podłączenie do układu pomiarowego. Ostatnim krokiem jest wykonanie pomiarów rezystywności w zakresie od 300 do pięciu kelwinów przy użyciu różnych zastosowanych pól magnetycznych. Ostatecznie, litograficznie ograniczone urządzenia są wykorzystywane do pokazania, że transport może być zdominowany przez izolację jednej lub kilku domen elektronowych, co zmusza sondujące elektrony do interakcji z wieloma obszarami, w przeciwieństwie do prostej ścieżki najmniejszego oporu i nieograniczonych struktur.

Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak litografia wiązką elektronów i spotkanie wiązki, jest to, że próbka może działać szybko i bez uszkodzeń implantacji jonowej. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania, takie jak to, w jaki sposób konkurencja faz elektronowych i długości korelacji elektronowej napędzają powstające zjawiska silnie skorelowanych materiałów. Aby rozpocząć, wyczyść podłoże monokrystaliczne z tytanianu strontu o wymiarach pięć milimetrów na pięć milimetrów na 0,5 milimetra o kącie błędnego cięcia mniejszym niż 0,1 stopnia acetonem, a następnie podlej je w myjce ultradźwiękowej przez 10 minut.

Następnie uformuj zakończenie dwutlenku tytanu na tytanianie strontu, wytrawiając podłoże w 10% fluorowodorze przez 30 sekund. Następnie płucz podłoże w wodzie przez minutę i klęcz w temperaturze 1100 stopni Celsjusza przez 10 godzin. Po zakończeniu klękania i schłodzeniu podłoża do temperatury pokojowej należy zamontować na grzejniku przystosowanym do warunków ultra wysokiej próżni i umieścić go w komorze próżniowej.

Następnie otwórz źródło tlenu w komorze, aby napełnić komorę tlenem jeden razy 10 do minus cztery tor. Podnieś temperaturę piekarnika do 800 stopni Celsjusza i pozwól substratowi anilować się przez 20 minut. Monitoruj temperaturę za pomocą komputerowego parametru sterującego lub pary termopary.

Aby rozpocząć osadzanie filmu. Rozpocznij laser impulsowy wycewny, używając fluencji lasera od jednego do dwóch dżuli na centymetr kwadratowy i częstotliwości lasera jednego lub dwóch herców. Impulsy laserowe uderzą w materiał docelowy i wygenerują strumień pióropuszy.

Strumień przeniknie przez środowisko tlenowe i osadzi się na podłożu. Podczas osadzania filmu. Użyj odbicia dyfrakcji elektronów o wysokiej energii, zgodnie z opisem HME i innych, aby monitorować wzrost komórek elementarnych i potwierdzać jakość powierzchni.

Technika ta pozwala na bardzo wyraźne monitorowanie grubości, gdy folia ma pożądaną grubość, wyłącz laser i obniż temperaturę grzałki w tempie pięciu stopni Celsjusza na minutę. Gdy grzałka ostygnie do temperatury pokojowej, wyłącz źródło tlenu i usuń próbkę. Następnie wykonaj XC dwa A na kolanach, aby usunąć niedobory tlenu, które mogły się nagromadzić.

Więc osiągnij to. Umieścić próbkę w piecu rurowym w jednej atmosferze przepływającego tlenu. Następnie podnieś temperaturę z 20 stopni Celsjusza do 700 stopni Celsjusza przy pięciu stopniach Celsjusza na minutę, ane przez dwie godziny, a następnie zmniejsz temperaturę z 700 stopni Celsjusza do 20 stopni Celsjusza przy dwóch stopniach Celsjusza na minutę.

Ważne jest, aby nigdy nie umieszczać igły w wyższych temperaturach niż te używane podczas wzrostu filmu. Podczas wypełniania wakatów tlenowych najpierw należy oczyścić próbkę ultradźwiękowo w acetonie, a następnie w wodzie przez 10 minut. Użyj mikroskopu optycznego, aby sprawdzić, czy powierzchnia próbki jest oczyszczona z dużych cząstek.

Następnie spinco do warstwy AZ 180 o grubości jednego mikrona 1. Rezystancja o długości trzech stóp, obracając pojedynczą kroplę z prędkością 6 000 obr./min przez 80 sekund, a następnie umieść próbkę na płycie grzewczej w temperaturze 115 stopni Celsjusza na dwie minuty, aby utwardzić fotorezystor. Po schłodzeniu fotorezystu sprawdź jakość powłoki pod mikroskopem optycznym.

Jeśli powłoka jest jednolita i nie ma bulgotania, umieść próbkę w nakładce MAs i naświetl ją pod predefiniowaną maską litograficzną przy użyciu światła UV przez dziewięć sekund z dawką ekspozycyjną 90 milidżuli na centymetr kwadratowy, a następnie podgrzej próbkę fotorezystancyjną na płytce grzewczej w temperaturze 115 stopni Celsjusza przez 80 sekund. Aby dodatkowo utwardzić naświetlone zdjęcie, oprzyj się następnie, przenieś próbkę do roztworu wywoływacza na 25 do 35 sekund, a następnie płucz ją w wodzie przez 30 sekund. Część fotorezystu, która nie jest zakryta maską, jest zmywana, podczas gdy część, która była zakryta, pozostaje.

Następnie za pomocą plastikowej pęsety przepłucz próbkę w roztworze trawiącym przez około 10 sekund. Na tym etapie niezabezpieczona część cienkiej folii jest wytrawiana. Po 10 sekundach natychmiast przepłukać próbkę w czystej wodzie przez 60 sekund.

Następnie użyj mikroskopu optycznego, aby sprawdzić, czy cienka warstwa została prawidłowo wytrawiona. Jeśli nie, wytrawiaj jeszcze przez dwie do trzech sekund i natychmiast spłucz ponownie czystą wodą. Po uzyskaniu prawidłowego wytrawienia próbkę należy płukać acetonem przez 20 sekund.

Aby usunąć pozostały fotorezyst, ponownie sprawdź jakość próbki za pomocą mikroskopu optycznego. Za pomocą odpowiedniej fotomaski odparuj na próbkę pięć nanometrów tytanu i 100 nanometrów złota. Używając parownika wiązki elektronów przy ciśnieniu tła od jednego razy 10 do minus pięciu, użyj szybkości parowania dwóch angstremów na sekundę dla tytanu i 15 angstremów na sekundę dla złota.

Następnie usuń fotorezyst, spłukując próbkę i aceton przez jedną minutę. Następnie obejrzyj podkładki pod mikroskopem, aby potwierdzić ich jakość płukania. Aceton pozostawi tylko pożądaną geometrię podkładki stykowej.

Użyj lakieru GE, aby zamontować próbkę na krążku próbki. Odczekaj 15 minut, aż próbka się utwardzi, a następnie zamontuj krążek na stoliku do łączenia drutu. Na koniec użyj łącznika drutowego, aby połączyć druty aluminiowe z próbką.

Teraz jesteś gotowy do wykonania pomiarów elektrycznych. Podczas tej procedury folie mogą być łatwo nadmiernie wytrawione, aby zniszczyć próbkę w ciągu zaledwie kilku sekund. Po lewej stronie znajduje się prawidłowo wytrawiona próbka wytrawiana przez 15 sekund.

Po 21 sekundach pożądana struktura jest uszkodzona, a po 25 sekundach jest w większości usunięta. Pokazany tutaj proces wytworzy próbkę ze stykami elektrycznymi do transportu czterech sond. To sprawia, że tworzenie połączeń przewodowych z otrzymanej próbki do takich elementów, jak krążek rezystywności, jest łatwe do wykonania.

Opracowanie tej techniki pozwoliło naukowcom na zbadanie silnie skorelowanych materiałów w celu zbadania elektronowej separacji faz. Po obejrzeniu tego filmu powinniśmy dobrze zrozumieć, jak ograniczyć złożone warstwy tlenkowe do badania konkurujących ze sobą ścian elektronicznych znajdujących się w środku.