Name: Dostrajanie właściwości tlenków poprzez kontrolę pustego miejsca tlenu podczas wzrostu i wyżarzania (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 44 s
Description: Poznaj metodę kontroli wakatów tlenu w cienkich warstwach tlenków podczas i po osadzaniu. Technika ta umożliwia precyzyjne dostrajanie właściwości elektrycznych i magnetycznych materiałów takich jak SrTiO₃.

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

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.

1. Kontrolowanie właściwości poprzez różne warunki wzrostu
<ol>
	<li>Przygotowanie wysokiej jakości powierzchni SrTiO3
	<ol>
		<li>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.</li>
		<li>Oczyścić żądaną liczbę substratów za pomocą ultradźwięków w acetonie przez 5 minut i etanolu przez 5 minut w temperaturze pokojowej w standardowym ultrasonografie.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		Podłoża należy poddać <li>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.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Osadzanie cienkiej warstwy (cienkich warstw) na podłożu
	<ol>
		<li>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</li>.
		<li>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.</li>
		<li>Umieść substrat zakończony TiO2 w odległości 4,7 cm od monokrystalicznego celu Al2O3 w celu typowego osadzania Al2O3 na SrTiO3.</li>
		<li>Pomiary rezystancji arkusza startowego przy użyciu geometrii Van der Pauw 29, jeśli mają być wykonane pomiary transportu in situ.</li>
		<li>Podgrzać podłoże do temperatury 650 °C z prędkością 15 °C/min lub utrzymać podłoże w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>Wyjąć próbkę z komory osadzania i przerwać pomiary elektryczne.</li>
		<li>Próbkę należy przechowywać w próżni, napoju azotu lub, alternatywnie, w warunkach otoczenia. Degradacja próbki jest najwolniejsza, gdy jest przechowywana w próżni lub azocie20.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Kontrolowanie właściwości przez wyżarzanie termiczne
<ol>
	<li>Zamontuj próbkę z pastą srebrną na nośniku chipowym.</li>
	<li>Podłącz próbkę elektrycznie do nośnika wiórów, korzystając na przykład z klinowego łączenia drutów Al w geometrii Van der Pauw29.</li>
	<li>Podłącz nośnik chipów elektrycznie do sprzętu pomiarowego za pomocą złącza i przewodów z izolacją odporną termicznie.</li>
	<li>Rozpocznij pomiary rezystancji arkusza.</li>
	<li>Umieścić nośnik wiórów wyposażony w próbkę w zamkniętym piecu.</li>
	<li>Dokładnie przepłukać gazem używanym do wyżarzania, sprawdzając, czy rezystancja próbki jest wrażliwa na zmiany atmosfery.</li>
	<li>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.</li>
	<li>Przerwij wyżarzanie, gdy nastąpiła pożądana zmiana rezystancji blachy.</li>
	<li>Schłodzić próbkę, obniżając temperaturę, lub wyjąć próbkę.</li>
	<li>Zatrzymaj pomiary elektryczne. 
	UWAGA: Rezystancja jest generalnie zależna od temperatury, co należy wziąć pod uwagę, jeśli celem są określone właściwości transportowe w określonej temperaturze.</li>
</ol>

<ol><li>Pavlenko, N., Kopp, T., Tsymbal, E. Y., Sawatzky, G. A., Mannhart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+and+superconducting+phases+at+the+LaAlO3%2FSrTiO3+interface%3A+The+role+of+interfacial+Ti+3d+electrons%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Magnetic and superconducting phases at the LaAlO3/SrTiO3 interface: The role of interfacial Ti 3d electrons.</a> Physical Review B. 85 (2), 020407(2012).</li>
<li>Schütz, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscopic+origin+of+the+mobility+enhancement+at+a+spinel%2Fperovskite+oxide+heterointerface+revealed+by+photoemission+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Microscopic origin of the mobility enhancement at a spinel/perovskite oxide heterointerface revealed by photoemission spectroscopy.</a> Physical Review B. 96, 161409(2017).</li>
<li>Choi, H., Song, J. D., Lee, K. -R., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlated+Visible-Light+Absorption+and+Intrinsic+Magnetism+of+SrTiO3+Due+to+Oxygen+Deficiency%3A+Bulk+or+Surface+Effect%5BTitle%5D)+AND+%22Inorganic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Correlated Visible-Light Absorption and Intrinsic Magnetism of SrTiO3 Due to Oxygen Deficiency: Bulk or Surface Effect.</a> Inorganic Chemistry. 54 (8), 3759-3765 (2015).</li>
<li>Frederikse, H. P. R., Hall Hosler, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mobility+in+SrTiO3%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review%22%5BJournal%5D)">Mobility in SrTiO3.</a> Physical Review. 161 (3), (1967).</li>
<li>Schooley, J. F., Hosler, W. R., Cohen, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superconductivity+in+Semiconducting+SrTiO3%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Superconductivity in Semiconducting SrTiO3.</a> Physical Review Letters. 12 (17), 474-475 (1964).</li>
<li>Schooley, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dependence+of+the+Superconducting+Transition+Temperature+on+Carrier+Concentration+in+Semiconducting+SrTiO3%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Dependence of the Superconducting Transition Temperature on Carrier Concentration in Semiconducting SrTiO3.</a> Physical Review Letters. 14 (9), 305-307 (1965).</li>
<li>Coey, J. M. D., Venkatesan, M., Stamenov, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+magnetism+of+strontium+titanate%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Surface magnetism of strontium titanate.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 28 (48), 485001(2016).</li>
<li>Ohtomo, A., Hwang, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+high-mobility+electron+gas+at+the+LaAlO3%2FSrTiO3+heterointerface%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface.</a> Nature. 427 (6973), 423-426 (2004).</li>
<li>Thiel, S., Hammerl, G., Schmehl, A., Schneider, C. W., Mannhart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+quasi-two-dimensional+electron+gases+in+oxide+heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Tunable quasi-two-dimensional electron gases in oxide heterostructures.</a> Science. 313 (5795), 1942-1945 (2006).</li>
<li>Chen, Y. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+high-mobility+two-dimensional+electron+gas+at+the+spinel%2Fperovskite+interface+of+%CE%B3-Al2O3%2FSrTiO3%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">A high-mobility two-dimensional electron gas at the spinel/perovskite interface of γ-Al2O3/SrTiO3.</a> Nature Communications. 4, 1371(2013).</li>
<li>Caviglia, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+field+control+of+the+LaAlO3%2FSrTiO3+interface+ground+state%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Electric field control of the LaAlO3/SrTiO3 interface ground state.</a> Nature. 456 (7222), 624-627 (2008).</li>
<li>Christensen, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+field+control+of+the+%CE%B3-Al2O3%2FSrTiO3+interface+conductivity+at+room+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electric field control of the γ-Al2O3/SrTiO3 interface conductivity at room temperature.</a> Applied Physics Letters. 109 (2), 021602(2016).</li>
<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>
<li>Christensen, D. V., Smith, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Is+%CE%B3-Al2O3+polar%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Is γ-Al2O3 polar.</a> Applied Surface Science. , 887-890 (2017).</li>
<li>Gunkel, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamic+Ground+States+of+Complex+Oxide+Heterointerfaces%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Thermodynamic Ground States of Complex Oxide Heterointerfaces.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (1), 1086-1092 (2017).</li>
<li>Christensen, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+carrier+density+of+SrTiO3-based+heterostructures+with+annealing%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Electronic+Materials.+1700026%22%5BJournal%5D)">Controlling the carrier density of SrTiO3-based heterostructures with annealing.</a> Advanced Electronic Materials. 1700026. , (2017).</li>
<li>Connell, J. G., Isaac, B. J., Ekanayake, G. B., Strachan, D. R., Seo, S. S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+atomically+flat+SrTiO3+surfaces+using+a+deionized-water+leaching+and+thermal+annealing+procedure%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Preparation of atomically flat SrTiO3 surfaces using a deionized-water leaching and thermal annealing procedure.</a> Applied Physics Letters. 101 (25), 251607-251607 (2012).</li>
<li>Koster, G., Kropman, B. L., Rijnders, G. J., Blank, D. H., Rogalla, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quasi-ideal+strontium+titanate+crystal+surfaces+through+formation+of+strontium+hydroxide%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Quasi-ideal strontium titanate crystal surfaces through formation of strontium hydroxide.</a> Applied Physics Letters. 73 (20), 2920-2922 (1998).</li>
<li>Komiyama, M., Gu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+force+microscopy+images+of+MgO+%28100%29+and+TiO2+%28110%29+under+water+and+aqueous+aromatic+molecule+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Atomic force microscopy images of MgO (100) and TiO2 (110) under water and aqueous aromatic molecule solutions.</a> Applied Surface Science. 120 (100), 125-128 (1997).</li>
<li>Kawasaki, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+control+of+the+SrTiO3+crystal+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Atomic control of the SrTiO3 crystal surface.</a> Science. 266 (5190), 1540-1542 (1994).</li>
<li>Chambers, S. A., Droubay, T. C., Capan, C., Sun, G. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unintentional+F+doping+of+SrTiO3%28001%29+etched+in+HF+acid-structure+and+electronic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Unintentional F doping of SrTiO3(001) etched in HF acid-structure and electronic properties.</a> Surface Science. 606 (001), 554-558 (2012).</li>
<li>vander Pauw, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+of+measuring+specific+resistivity+and+Hall+effect+of+discs+of+arbitrary+shape%5BTitle%5D)+AND+%22Philips+Research+Reports%22%5BJournal%5D)">A method of measuring specific resistivity and Hall effect of discs of arbitrary shape.</a> Philips Research Reports. 13, 1-9 (1958).</li>
<li>Chen, Y. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Room+Temperature+Formation+of+High-Mobility+Two-Dimensional+Electron+Gases+at+Crystalline+Complex+Oxide+Interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Room Temperature Formation of High-Mobility Two-Dimensional Electron Gases at Crystalline Complex Oxide Interfaces.</a> Advanced Materials. 26, (2013).</li>
<li>Christensen, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+Mobility+in+%CE%B3-Al2O3%2FSrTiO3%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Applied%22%5BJournal%5D)">Electron Mobility in γ-Al2O3/SrTiO3.</a> Physical Review Applied. 9 (5), 054004(2018).</li>
<li>Cen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+control+of+an+interfacial+metal-insulator+transition+at+room+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanoscale control of an interfacial metal-insulator transition at room temperature.</a> Nature Materials. 7 (4), 298-302 (2008).</li>
<li>Cen, C., Thiel, S., Mannhart, J., Levy, J. Oxide Nanoelectronics on Demand. Science. 323 (5917), 1026-1030 (2009).</li>
<li>Xu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disentanglement+of+growth+dynamic+and+thermodynamic+effects+in+LaAlO3%2FSrTiO3+heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Disentanglement of growth dynamic and thermodynamic effects in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures.</a> Scientific Reports. 6, 22410(2016).</li>
<li>Chambers, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+the+mechanism+of+conductivity+at+the+LaAlO3%2FSrTiO3%28001%29+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Understanding the mechanism of conductivity at the LaAlO3/SrTiO3(001) interface.</a> Surface Science. 605 (001), 1133-1140 (2011).</li>
<li>Nakagawa, N., Hwang, H. Y., Muller, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Why+some+interfaces+cannot+be+sharp%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Why some interfaces cannot be sharp.</a> Nature Materials. 5 (3), 204-209 (2006).</li>
<li>Sambri, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasma+plume+effects+on+the+conductivity+of+amorphous-LaAlO3%2FSrTiO3+interfaces+grown+by+pulsed+laser+deposition+in+O2%5BTitle%5D)+AND+%22and+Ar.+Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Plasma plume effects on the conductivity of amorphous-LaAlO3/SrTiO3 interfaces grown by pulsed laser deposition in O2.</a> and Ar. Applied Physics Letters. 100 (23), 231605(2012).</li>
<li>Biscaras, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Limit+of+the+electrostatic+doping+in+two-dimensional+electron+gases%5BTitle%5D)+AND+%22of+LaXO3%28X+%3D+Al%2C+Ti%29%2FSrTiO3.+Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Limit of the electrostatic doping in two-dimensional electron gases.</a> of LaXO3(X = Al, Ti)/SrTiO3. Scientific Reports. 4, 6788(2014).</li>
<li>Christensen, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+interfacial+states+in+amorphous%2Fcrystalline+LaAlO3%2FSrTiO3+heterostructures+by+electric+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Controlling interfacial states in amorphous/crystalline LaAlO3/SrTiO3 heterostructures by electric fields.</a> Applied Physics Letters. 102 (2), 021602(2013).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

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...

Zawartość tlenu odgrywa kluczową rolę w właściwościach materiałów tlenkowych. Tlen charakteryzuje się wysoką elektronegatywnością i w granicy w pełni jonowej przyciąga dwa elektrony od sąsiednich kationów. Elektrony te są przekazywane do sieci krystalicznej w momencie powstania wakansy tlenowej. Elektrony mogą zostać uwięzione, tworząc stan zlokalizowany, lub mogą ulec delokalizacji i stać się zdolne do przewodzenia prądu ładunku. Stany zlokalizowane znajdują się zazwyczaj w przerwie energetycznej między pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa, a ich całkowity moment pędu może być różny od zera1,2,3. W związku z tym stany zlokalizowane mogą tworzyć lokalne momenty magnetyczne i mieć znaczący wpływ na przykład na właściwości optyczne i magnetyczne1,2,3. Jeśli elektrony ulegną delokalizacji, przyczyniają się do gęstości ruchomych nośników ładunku. Ponadto, w przypadku powstania wakansy tlenowej lub innych defektów, sieć krystaliczna dostosowuje się do defektu. Obecność defektów może zatem w naturalny sposób prowadzić do powstania lokalnych pól naprężeń, łamania symetrii oraz modyfikacji transportu elektronowego i jonowego w tlenkach.
Kontrola stechiometrii tlenu jest zatem często kluczowa dla dostrajania, na przykład, właściwości optycznych, magnetycznych i transportowych materiałów tlenkowych. Wyrazistym przykładem są SrTiO3 i heterostruktury oparte na SrTiO3, w których stan podstawowy systemów materiałowych jest bardzo wrażliwy na zawartość tlenu. Niedopekniony SrTiO3 jest niemagnetycznym izolatorem z przerwą energetyczną wynoszącą 3.2 eV; jednak poprzez wprowadzenie wakansów tlenowych, SrTiO3 zmienia swój stan z izolującego na metaliczny przewodzący, z ruchliwością elektronów przekraczającą 10,000 cm2/Vs w temperaturze 2 K4. W niskich temperaturach (T &#60; 450 mK) nadprzewodnictwo może być nawet preferowanym stanem podstawowym5,6. Wykazano również, że wakansy tlenowe w SrTiO3 nadają mu właściwości ferromagnetyczne7 i powodują przejście optyczne w spektrum widzialnym z przezroczystego na nieprzezroczyste2. Od ponad dekady istnieje duże zainteresowanie osadzaniem różnych tlenków, takich jak LaAlO3, CaZrO3 i γ-Al2O3, na SrTiO3 oraz badaniem właściwości pojawiających się na interfejsie8,9,10,11,12,13. W niektórych przypadkach okazuje się, że właściwości interfejsu znacząco różnią się od tych obserwowanych w materiałach wyjściowych. Ważnym wynikiem badań nad heterostrukturami opartymi na SrTiO3 jest fakt, że elektrony mogą być uwięzione na interfejsie, co umożliwia kontrolowanie właściwości związanych z gęstością elektronów ruchomych za pomocą bramkowania elektrostatycznego. W ten sposób możliwe staje się dostrajanie, na przykład, ruchliwości elektronów14,15, nadprzewodnictwa11, parowania elektronów16 oraz stanu magnetycznego17 interfejsu przy użyciu pól elektrycznych.
Powstanie interfejsu umożliwia również kontrolę chemii SrTiO3, gdzie osadzenie górnej warstwy na SrTiO3 może zostać wykorzystane do wywołania reakcji redoks na styku obu warstw18,19. Jeśli na SrTiO3 zostanie osadzona warstwa tlenkowa o wysokim powinowactwie do tlenu, tlen może przeniknąć z obszarów przypowierzchniowych SrTiO3 do górnej warstwy, co prowadzi do redukcji SrTiO3 i utlenienia górnej warstwy (patrz Rysunek 1).
<img alt="Rycina 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58737/58737fig01v2.jpg" /> 
Rycina 1: Powstawanie wakansów tlenowych w SrTiO3. Schematyczne przedstawienie procesu tworzenia się wakansów tlenowych i elektronów w obszarze bliskim interfejsu SrTiO3 podczas osadzania cienkiej warstwy o wysokim powinowactwie do tlenu. Rycina przedrukowana za zgodą autorów badania Chen et al.18. Copyright 2011 American Chemical Society. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58737/58737fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić rycinię w większym rozmiarze.</a>
W tym przypadku w pobliżu interfejsu tworzą się luki tlenowe i elektrony. Oczekuje się, że proces ten jest źródłem przewodnictwa powstającego podczas osadzania na interfejsie między SrTiO3 a warstwami metali lub tlenków otrzymanymi w temperaturze pokojowej, takich jak amorficzny LaAlO318,20 lub γ-Al2O310,21,22,23. Zatem właściwości tych interfejsów opartych na SrTiO3 są wysoce czułe na zawartość tlenu na interfejsie.
W niniejszej pracy opisujemy zastosowanie wyżarzania po osadzaniu oraz modyfikacje parametrów impulsowego osadzania laserowego w celu kontrolowania właściwości materiałów tlenkowych poprzez dostrajanie zawartości tlenu. Jako przykłady wykorzystujemy γ-Al2O3 lub amorficzny LaAlO3 osadzony na SrTiO3 w temperaturze pokojowej, aby pokazać, w jaki sposób gęstość nośników, ruchliwość elektronów i rezystancja powierzchniowa mogą ulec zmianie o rzędy wielkości poprzez kontrolowanie liczby wakansów tlenowych. Metody te oferują pewne korzyści wykraczające poza te uzyskiwane za pomocą bramkowania elektrostatycznego, które jest zazwyczaj stosowane do dostrajania właściwości elektrycznych9,11,14&#160;a w niektórych przypadkach magnetycznych15,17&#160;. Korzyści te obejmują utworzenie (quasi-)stabilnego stanu końcowego oraz uniknięcie stosowania pól elektrycznych, co wymagałoby kontaktu elektrycznego z próbką i mogłoby wywołać efekty uboczne.
Poniżej omawiamy ogólne podejścia do dostrajania właściwości tlenków poprzez kontrolowanie zawartości tlenu. Jest to realizowane na dwa sposoby: 1) poprzez zmienianie warunków wzrostu podczas syntezy materiałów tlenkowych oraz 2) poprzez wyżarzanie materiałów tlenkowych w tlenie. Podejścia te można zastosować w celu dostrojenia szeregu właściwości w wielu materiałach tlenkowych i niektórych tlenkach jednowartościowych. Przedstawiamy konkretny przykład dostrajania gęstości nośników na interfejsie heterostruktur opartych na SrTiO3. Należy zachować wysoki poziom czystości, aby uniknąć zanieczyszczenia próbek (np. poprzez używanie rękawiczek, pieców rurowych przeznaczonych wyłącznie do SrTiO3 oraz pęset niemagnetycznych i odpornych na działanie kwasów).

<table><tbody><tr><td>SrTiO3</td><td>Crystec</td><td></td><td>Monokrystaliczny (001) zorientowany, kąt błędnego cięcia 0,05-0,2 stopnia</td></tr><tr><td>LaAlO3</td><td>Shanghai Daheng Optics and Fine Mechanics Co.Ltd.</td><td></td><td>Monokrystaliczny</td></tr><tr><td>Al2O3</td><td>Shanghai Daheng Optics i mechanika precyzyjna Co.Ltd.</td><td></td><td>Monokrystaliczne</td></tr><tr><td>chemikalia i gazy</td><td>Standardowi dostawcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pasta srebrna</td><td>SPI Supplies, Sonda strukturalna Inc</td><td></td><td>05001-AB, Farba srebrna o wysokiej czystości</td></tr><tr><td>Ultradźwięki</td><td>VWR</td><td></td><td>USC500D HF45kHz/100W</td></tr><tr><td>Klejarka klinowa</td><td>Shenzhen Baixiangyuan Science & Technologia Co., Sp. z o.o.</td><td></td><td>HS-853A Bonder drutu aluminiowego</td></tr><tr><td>Pulsacyjne osadzanie laserowe</td><td>Twente Solid State Technologies (TSST)</td><td></td><td>PLD firmy TSST z wersją oprogramowania V3.0.29, wyposażony w laser nanosekundowy KrF 248 nm (Compex Pro 205 F) z konfiguracji pomiaru koherentnej</td></tr><tr><td>rezystancji</td><td>Wykonane</td><td></td> <td>na 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</td></tr><tr><td></td><td>Kriogenika</td><td></td><td>Oparte na następujących przyrządach elektrycznych i niestandardowym oprogramowaniu: Źródło prądu stałego Keithley 2400 Nanowoltomierz Keithley 2182A System przełączników Keithley 7001 z kartą matrycową</td></tr><tr><td>Piec</td><td>Wykonane</td><td></td> na zamówienie <td>Specjalnie napisane oprogramowanie sterujące piecem rurowym FTTF 500/70 firmy Scandia Ovnen AS i regulatorem temperatury eurotherm 2216e</td></tr></tbody></table>

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

Tuning Oxide Properties by Oxygen Vacancy Control During Growth and Annealing

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.

Kontrola właściwości poprzez zmianę warunków wzrostu 
Zmiana parametrów osadzania podczas osadzania tlenków może prowadzić do znacznych zmian w ich właściwościach, w szczególności w przypadku heterostruktur opartych na SrTiO3, co przedstawiono na Rysunku 2.
<img alt="Rycina 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58737/58737fig2v2.jpg" /> 
Rycina 2: Ko...

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.

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

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

Przedstawiona metoda pozwala na kontrolowanie ilości wakatów tlenu w cienkich warstwach tlenkowych zarówno w trakcie, jak i po osadzaniu. Główne osiągnięcia tego podejścia polegają na tym, że właściwości elektryczne i magnetyczne można dostroić poprzez modyfikację ilości wolnych miejsc w tlenie. Wakaty tlenowe służą jako defekty funkcjonalne w większości materiałów tlenkowych, a zatem właściwości wielu tlenków mogą być systematycznie kontrolowane przez inżynierię defektów przy użyciu tego podejścia.Procedurę zademonstrują Shinhee, Carlos i Eric, doktorant podoktorski i dwóch doktorantów z naszego laboratorium. Na początek kup podłoża z tytanianu strontu o mieszanym kącie powierzchni od 0,05 do 0,2 stopnia w stosunku do płaszczyzn krystalicznych. Oczyść żądaną liczbę substratów za pomocą ultradźwięków w acetonie przez pięć minut.Następnie ultradźwięki podłoża przez 20 minut w temperaturze 70 stopni Celsjusza w czystej wodzie, która rozpuszcza tlenek strontu lub tworzy kompleksy wodorotlenku strontu w domenach powierzchniowych zakończonych tlenkiem strontu, pozostawiając chemicznie stabilne domeny zakończone dwutlenkiem tytanu bez zmian. W międzyczasie przygotuj roztwór wody królewskiej, powoli dodając kwas solny do wody, a następnie dodając kwas azotowy do roztworu. Następnie ultradźwięki podłoża w kwaśnym roztworze zawierającym kwas solny, kwas azotowy i wodę w temperaturze 70 stopni Celsjusza przez 20 minut w dygestoriach w celu selektywnego wytrawiania tlenku strontu ze względu na podstawowy charakter domen powierzchniowych tlenku strontu, kwasowość dwutlenku tytanu i obecność kompleksów wodorotlenku strontu.Usunąć resztki kwasu z podłoży za pomocą ultradźwięków w 100 mililitrach czystej wody przez pięć minut w temperaturze pokojowej w dygestorium. Następnie wypiekaj podłoża w atmosferze jednej kreski tlenu przez godzinę w temperaturze 1 000 stopni Celsjusza z szybkością ogrzewania i chłodzenia 100 stopni Celsjusza na godzinę w ceramicznym piecu rurowym, aby rozluźnić powierzchnię podłoża do stanu o niskiej energii. Aby nanieść cienką warstwę na podłoża, należy zamontować podłoża na grzałce lub nośniku wiórów, w zależności od tego, czy pomiary transportu NC2 mają być wykonywane podczas osadzania.Następnie umieść podłoże zakończone dwutlenkiem tytanu w odległości 4,7 centymetra od celu monokrystalicznego tlenku glinu w celu typowego osadzania tlenku glinu gamma na tytanianie strontu w temperaturze pokojowej. Przygotuj się do ablacji z pojedynczego krystalicznego celu z tlenku glinu przy ciśnieniu tlenu 10 do potęgi minus pięć milibarów. Dostosuj właściwości za pomocą zawartości tlenu, stosując ciśnienie osadzania tlenu w zakresie od 10 do potęgi minus sześć do 0,1 milibara lub zmieniając inne parametry osadzania.Po inkubacji obserwować podłoże pod kątem pożądanej grubości osadzania się tlenku glinu gamma. Następnie wyjmij próbkę z komory osadzania i przerwij wszelkie pomiary elektryczne. Następnie przechowuj próbkę w próżni.Degradacja próbki jest najwolniejsza, gdy jest przechowywana w próżni lub azocie. Zamontuj próbkę na nośniku chipowym za pomocą pasty srebrnej. Następnie podłącz elektrycznie próbkę do nośnika wiórów za pomocą klinowego łączenia drutów aluminiowych w geometrii Van der Pauw.Następnie umieść nośnik wiórów z próbką w zamkniętym piecu. Następnie za pomocą złącza i przewodów z izolacją odporną termicznie podłączyć nośnik wiórów do urządzenia pomiarowego i rozpocząć pomiary rezystancji blachy. Następnie umieść nośnik wiórów wyposażony w próbkę w zamkniętym piecu i dokładnie przepłucz gazem używanym do wyżarzania, sprawdzając, czy rezystancja próbki jest wrażliwa na zmiany atmosfery.Wyżarzać próbkę przy użyciu pożądanego profilu wyżarzania, w zależności od grubości górnej warstwy i pożądanej szybkości wprowadzania tlenu. Przerwij wyżarzanie, gdy nastąpiła pożądana zmiana rezystancji blachy. Korzystając z tej konfiguracji, rozwój rezystancji arkusza w heterostrukturach tlenkowych, takich jak tlenek glinu, tytanian strontu i tytanian lantanu, glinian, stront, może być monitorowany in situ podczas pulsacyjnego osadzania laserowego.Gdy środowisko pomiarowe jest zmieniane poprzez pomiar ex-situ lub poprzez płukanie tlenem in-situ, można zaobserwować znaczące zmiany w rezystancji arkusza heterostruktur na bazie tytanianu strontu. W próbkach, w których tlenek glinu gamma osadza się na tytaninie strontu, ruchliwość elektronów pozostaje w dużej mierze niezmieniona w temperaturze pokojowej, ale zmienia się dramatycznie przy dwóch kelwinach, gdy zmienia się ciśnienie osadzania. Właściwości heterostruktur tlenkowych można również dostroić po osadzeniu za pomocą wyżarzania.Stan końcowy zależy od czasu wyżarzania oraz temperatury i atmosfery wyżarzania. Przewodzące arkusze heterostruktur złożonych z tytanianu strontu pokrytego tlenianem glinu gamma lub amorficznym glinianem lantanu mierzy się w różnych temperaturach wyżarzania. Najszybszy spadek przewodności zaobserwowano dla amorficznych heterostruktur lantanu, glinianu strontu, tytanianu.W przypadku heterostruktur tytanianu strontu gęstość nośnika jest kontrolowana poprzez kontrolowanie wyżarzania i tlenu. Kolejne etapy wyżarzania powodują stały spadek gęstości nośnika i przejście od metalicznego przewodnika do interfejsu izolacyjnego. Zmiana stanu przewodzenia w heterostrukturze tytanianu strontu może umożliwić uzyskanie różnych właściwości.W tym przypadku próby zapisu nanodrutów za pomocą przewodzącego mikroskopu sił atomowych nie były możliwe przed wyżarzaniem. Jednak po wyżarzaniu linie przewodzące mogą być zapisywane i usuwane na interfejsie. Stosując takie podejście, możemy systematycznie zmieniać właściwości magnetyczne i elektroniczne heterostruktur tlenkowych, a tym samym badać rolę wakancji tlenowych w określaniu tych właściwości.

tuning-oxide-properties-oxygen-vacancy-control-during-growth

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Ten artykuł opisuje prostą metodę wytwarzania pionowo ustawionych matryc nanorurek węglowych za pomocą CVD, a następnie dostrajania ich właściwości zwilżania poprzez wystawienie ich na wyżarzanie próżniowe lub obróbkę utleniania na sucho.

Procesy utleniania na sucho i wyżarzania próżniowego w celu dostrojenia właściwości zwilżających matryc z nanorurek węglowych

Opisujemy zastosowanie pulsacyjnego osadzania laserowego (PLD), fotolitografii i technik łączenia drutów do tworzenia złożonych urządzeń tlenkowych w skali mikrometrycznej. PLD jest wykorzystywany do hodowli cienkich warstw epitaksjalnych. Wprowadza się techniki fotolitografii i łączenia drutowego w celu stworzenia praktycznych urządzeń do celów pomiarowych.

Wytwarzanie przestrzennie ograniczonych złożonych tlenków

Nanostruktury tlenkowe otwierają nowe możliwości dla nauki i technologii.  Przewodność międzyfazowa między LaAlO3 i SrTiO3 może być kontrolowana z precyzją niemal atomową za pomocą techniki przewodzącej mikroskopii sił atomowych.  Zademonstrowano protokół tworzenia i pomiaru przewodzących nanostruktur na granicy faz LaAlO3/SrTiO3.

Pisanie i charakterystyka nanostruktur tlenkowych w niskich temperaturach

Przedstawiono różne procedury przygotowania atomowo zdefiniowanych szablonów do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych. Przeprowadzono obróbkę chemiczną monokrystalicznych substratów SrTiO3 (001) i DyScO3 (110) w celu uzyskania atomowo gładkich, jednozakończonych powierzchni. Ca2 Nb3 O10- nanoarkusze wykorzystano do stworzenia atomowo zdefiniowanych szablonów na dowolnych podłożach.

Atomowo zdefiniowane matryce do epitaksjalnego wzrostu złożonych cienkich warstw tlenkowych

Ta praca szczegółowo opisuje procedury wzrostu i charakterystyki krystalicznego SrTiO3 bezpośrednio na podłożach germanowych poprzez osadzanie warstw atomowych. Procedura ilustruje zdolność całkowicie chemicznej metody wzrostu do monolitycznego integrowania tlenków z półprzewodnikami w urządzeniach półprzewodnikowych z tlenkami metali.

Epitaksjalny wzrost perowskitowego tytanianu strontu na germanie poprzez osadzanie warstwy atomowej

Wytwarzamy heterostruktury metal/LaAlO3/SrTiO3 za pomocą kombinacji pulsacyjnego osadzania laserowego i napylania magnetronowego in situ. Poprzez eksperymenty magnetotransportu i spektroskopii rentgenowskiej fotoelektronów in situ badamy wzajemne oddziaływanie między zjawiskami elektrostatycznymi i chemicznymi quasi-dwuwymiarowego gazu elektronowego powstającego w tym układzie.

Wzrost i właściwości elektrostatyczne/chemiczne heterostruktur metali/LaAlO3/SrTiO3

Cienkie warstwy (100-1000 A) dwutlenku wanadu (VO2) zostały stworzone przez osadzanie warstwy atomowej (ALD) na podłożach szafirowych. Następnie scharakteryzowano właściwości optyczne poprzez przejście metal-izolator VO2. Na podstawie zmierzonych właściwości optycznych stworzono model opisujący przestrajalny współczynnik załamania światła VO2.

Osadzanie warstw atomowych dwutlenku wanadu i model optyczny zależny od temperatury

Przedstawiono syntezę wysokiej jakości cienkich warstw masowych i cienkich (Mg0.25(1-x)CoxNi,0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O i (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O stabilizowanych entropią.

Synteza masowa i cienkowarstwowa tlenków stabilizowanych entropią o zmiennym składzie

Tutaj prezentujemy protokół osadzania warstw tlenku niobu metodą rozpylania reaktywnego z różnymi prędkościami przepływu tlenu do wykorzystania jako warstwa transportująca elektrony w perowskitowych ogniwach słonecznych.

Warstwy tlenku niobu osadzone w procesie rozpylania reaktywnego: wpływ natężenia przepływu tlenu

Prezentowany tutaj jest protokół do analizy zmian nanostrukturalnych podczas polaryzacji in situ z transmisyjną mikroskopią elektronową (TEM) dla ułożonej struktury metal-izolator-metal. Ma on znaczące zastosowania w rezystancyjnych poprzeczkach przełączających dla nowej generacji programowalnych obwodów logicznych i sprzętu neuronaśladującego, aby ujawnić ich podstawowe mechanizmy działania i praktyczne zastosowanie.

Transmisyjna mikroskopia elektronowa in situ z polaryzacją i wytwarzaniem asymetrycznych poprzeczek w oparciu o mieszane fazy a-VO x

Przedstawiamy ogólny zarys metod mikroanalizy ilościowej do szacowania zajętości zanieczyszczeń i ich stanów chemicznych, wykorzystując zjawiska kanalizacji elektronów w warunkach padającego kołysania wiązką elektronów, które niezawodnie wydobywają informacje o gatunkach mniejszościowych, pierwiastkach lekkich, wolnych miejscach tlenu i innych defektach punktowych/liniowych/płaskich.

Ilościowa analiza miejsc atomowych funkcjonalnych domieszek/defektów punktowych w materiałach krystalicznych za pomocą mikroanalizy wzmocnionej kanałem elektronowym

Poznaj metodę kontroli wakatów tlenu w cienkich warstwach tlenków podczas i po osadzaniu. Technika ta umożliwia precyzyjne dostrajanie właściwości elektrycznych i magnetycznych materiałów takich jak SrTiO₃.

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

Przeglądaj więcej filmów