Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Эпитаксиального роста перовскита титаната стронция на германии с помощью атомного слоя осаждения

12.1K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/54268

⸱

26 июля 2016 г.

 ,  ,  , 
1McKetta Department of Chemical Engineering, The University of Texas at Austin

В этой статье

Краткое содержание

Эта работа подробно описываются процедуры для роста и характеристики кристаллического SrTiO 3 непосредственно на германиевых подложках путем осаждения атомных слоев. Процедура иллюстрирует способность все-химическим методом роста интеграции оксидов на монолитно полупроводников для полупроводниковых приборов металлооксидных.

Аннотация

Атомно-слоевое осаждение (ALD) — это коммерчески используемый метод осаждения электронных материалов. Выращивание тонких пленок ALD обеспечивает контроль толщины и конформность за счет использования самоограничивающихся реакций между предшественниками паровой фазы и растущей пленкой. Оксиды перовскитов представляют собой потенциал для создания электронных материалов следующего поколения, но на сегодняшний день они в основном осаждаются физическими методами. В данной работе описан метод нанесения SrTiO3 (STO) на германий с использованием ALD. Германий обладает более высокой подвижностью носителей, чем кремний, и поэтому является альтернативным полупроводниковым материалом с более быстрой работой устройства. Этот метод использует нестабильность нативного оксида германия за счет использования термического раскисления для очистки и восстановления поверхности Ge (001) до структуры 2×1. Затем аморфный STO толщиной 2 нм осаждается ALD. Пленка STO отжигается в сверхвысоком вакууме и кристаллизуется на восстановленной поверхности Ge. Отражательная дифракция высокоэнергетических электронов (RHEED) используется на этой стадии отжига для мониторинга кристаллизации STO. Тонкий кристаллический слой STO действует как шаблон для последующего роста STO, который является кристаллическим по мере выращивания, что подтверждено RHEED. на месте Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия используется для верификации пленочной стехиометрии до и после стадии отжига, а также после последующего роста СТО. Эта процедура обеспечивает основу для осаждения дополнительных оксидов перовскитов на полупроводники с помощью химических методов в дополнение к интеграции более сложных гетероструктур, уже достижимых физическими методами.

Введение

Перовскита материалы становятся все более привлекательными из-за их высокой симметричной кубической или псевдокубической структурой и множеством свойств. Эти материалы, с общей формулой ABO 3, состоят из атомов скоординированный с 12 атомами кислорода и атомами B координированных с шестью атомами кислорода. Благодаря своей простой конструкции, но широкий круг потенциальных элементов, перовскитовых материалы обеспечивают идеальными кандидатами для гетероструктуры устройств. Эпитаксиальных оксидных гетероструктур похвалиться ферромагнитного, 1 - 3 анти / сегнетоэлектрических, 4 мультиферроик, 5 - 8 сверхпроводящий, 7 -. 12 и магниторезистивные функциональность 13,14 Многие из этих желательных электронных свойств являются на границе раздела фаз и , таким образом , зависит от чистых, резких переходов между материалами. Почти идентичную структуру и постоянные решетки общие между членами семейства перовскита позволяют за отличную лсоответствие attice и, следовательно, интерфейсы высокого качества. Охотно решетки согласованы друг с другом, а также некоторых полупроводников, оксиды со структурой перовскита в настоящее время превратился в нового поколения металл-оксид-полупроводниковой электроники.

Монолитная интеграция кристаллических оксидов с кремнием, впервые продемонстрирована с перовскита титаната стронция, SrTiO 3 (STO), по Мак - Ки и его коллегами, 15 была монументальная шагом на пути реализации электронных устройств с перовскита-полупроводник включения. Молекулярно - лучевой эпитаксии (MBE) является основным методом для эпитаксиального роста оксидов на кремнии из - за роста слой за слоем, а также парциальное давление перестраиваемый кислорода необходимо контролировать аморфный, граничный образование SiO 2 16 - 19 . Типичный рост MBE из STO на Si (001) достигается за счет Sr при содействии раскисления SiO 2. Под сверхвысокого вакуума (СВВ) условиях, SrO является летучим и субек для термического испарения. Так как SrO термодинамически предпочтительнее металлический стронций и SiO 2, осаждение Sr очищает кислорода из слоя SiO 2 , и полученный SrO , испаряется с поверхности. Во время этого процесса на поверхности кремния испытывает реконструкция 2 × 1 на поверхности, которая формирует ряды димеризованных атомов кремния. Удобно, ½ монослоя (ML) охват Sr атомов на реконструированной поверхности заполняет пробелы , созданные этими димерных рядов. 20 Покрытие ½ ML обеспечивает защитный слой , который, с тщательным контролем давления кислорода, может предотвратить или контролировать на границе раздела фаз SiO 2 образование во время последующего роста окисла 21 -. 23 в случае STO (и перовскитов с аналогичным матчем решетки), в результате решетка поворачивается на 45 ° в плоскости таким образом, что (001) STO ‖ (001) Si и (100) STO ‖ (110) Si, что позволяет реестра между Si (3,84Å Si-Si расстояние) и STO (а = 3,905 Å) только с небольшим деформации сжатия на STO. Этот реестр необходим для высокого качества интерфейсов и требуемых свойств, которыми они обладают.

Кремний стал промышленно значимым из - за высокого качества ее на границе раздела фаз оксида, но использование SiO 2 сворачивается для материалов , способных эквивалентной производительности при меньших размерах объектов. SiO 2 испытывает высоких токов утечки , когда ультратонкий и это уменьшает производительность устройства. Спрос на меньшие размеры удобства могут быть встречены перовскита оксидных пленок с высокой диэлектрической проницаемостью, K, которые обеспечивают производительность , эквивалентную SiO 2 и физически толще , чем SiO 2 на коэффициент K /3.9. Кроме того, альтернативные полупроводники, как германий, предлагают потенциал для более быстрой работы устройства за счет более высоких подвижностей электронов и дырок , чем кремний. 24,25 Германий также имеет INTERFacial оксид, GeO 2, но в отличие от SiO 2, она неустойчива и при условии термической раскисления. Таким образом, 2 × 1 реконструкция достижима путем простого термического отжига при сверхвысоком вакууме, и защитный слой , Sr ненужно , чтобы предотвратить рост межфазного оксида во время осаждения перовскита. 26

Несмотря на кажущуюся легкость роста , обеспечиваемыми MBE, осаждение атомных слоев (ALD) обеспечивает более масштабируемой и экономически эффективным , чем метод МЛЭ для промышленного получения оксидных материалов. 27,28 ALD используют дозы газообразных предшественников на подложку, которые само- ограничивая в их реакции с поверхностью подложки. Таким образом, в идеальном процессе ALD, до один атомный слой осаждают для любого данного предшественника дозирования цикла и непрерывного дозирования одного и того же предшественника, не будет вносить дополнительного материала на поверхность. Реактивная функциональность восстанавливается с сореагента, часто окисленные или восстановительное предшественника (например ,, Вода или аммиак). Предыдущая работа продемонстрировала рост ALD различных перовскита пленок, таких как анатаз TiO 2, SrTiO 3, BaTiO 3 и LaAlO 3, на Si (001) , который был забуференном с толстым STO четыре элементарной ячейки , выращенных с помощью молекулярно - лучевой эпитаксии. 29 - 34 в чисто МПЭ роста оксидов кристаллических, ½ охват монослой Sr на чистом Si (001) достаточно , чтобы обеспечить барьер против SiO 2 формации под давлением родных к технике (~ 10 -7 мм рт.ст.). Тем не менее, при типичных ALD рабочих давлениях ~ 1 Торр, предыдущая работа показала , что четыре элементарные ячейки STO требуется , чтобы избежать окисления поверхности Si. 29

Процедура , описанная здесь используется неустойчивость GeO 2 и достигает монолитной интеграции STO на германии через ALD без необходимости использования буферного слоя MBE-выращены. 26 Кроме того, расстояние между атомами Ge-Ge (3,992 Å) на его (100) поверхность позволяет аналогичной эпитаксиальных реестра с STO, которая наблюдается с Si (001). Хотя процедура представлена ​​здесь специфично для STO на Ge, незначительные модификации могут позволить монолитной интеграции разнообразных перовскита пленок на германии. В самом деле, прямой рост ALD кристаллического SrHfO 3 и BaTiO 3 пленок было зарегистрировано на Ge. 35,36 Дополнительные возможности включают в себя потенциальный оксид затвора, SrZr х Ti 1-x O 3. 37 И, наконец, на основе предыдущих исследований роста перовскита ALD на четыре элементарной ячейки STO пленки на поверхности Si (001) 29 - 34 предполагает , что любой фильм , который можно выращивать на STO платформе / Si можно выращивать на ALD выращенных STO буферной пленки на Ge, такие как LaAlO 3 и LaCoO 3. 32,38 множество свойств , доступных для оксидных гетероструктур и замечательное сходство между перовскита оксидов предполагают , эта процедура может быть использована то ранее исследование трудно или невозможно сочетания роста с такой промышленно жизнеспособной техникой.

На рисунке 1 представлена ​​схема вакуумной системы, которая охватывает ALD, MBE и аналитические камеры , соединенные линии передачи 12 футов. Образцы могут быть переданы в вакууме между каждой камерой. Базовое давление передаточной линии поддерживают на уровне приблизительно 1,0 × 10 -9 Торр тремя ионными насосами. Система коммерческим угловым разрешением ультрафиолетовое и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) поддерживается с ионным насосом таким образом, что давление в камере аналитической поддерживается на уровне приблизительно 1,0 · 10 -9 Торр.

Реактор ALD представляет собой прямоугольный несерийный из нержавеющей стали камера с объемом 460 см 3 и длиной 20 см. Схематическое изображение реактора ALD показано на рисунке 2. Реактор является горячей стенки, непрерывный тип реактора с поперечным потоком.Образцы помещают в реактор имеют зазор 1,7 см между верхней поверхностью подложки и камеры потолка и 1,9 см между нижней подложкой и нижней поверхностью камеры. Ленточный нагревательный элемент, питание от выделенного источника питания, обернута вокруг камеры от впускного отверстия до приблизительно 2 см из выхлопного отверстия и обеспечивает контроль температуры стенок реактора. Контроллер температуры регулирует входной мощности к нагревательной ленты в соответствии с измерением температуры, принятого тепловой пары, расположенной между нагревательной лентой и наружной стенкой реактора. Затем реактор полностью обернут с тремя дополнительными нагревательными лентами постоянной мощности, предоставленной Variac, и последний слой из стекловолокна ваты с покрытием из алюминиевой фольги обеспечивает изоляцию для содействия равномерного нагрева. Выходная мощность Вариак регулируется таким образом, что холостой ход температуры (когда выделенный источник питания отключается) реактора составляет примерно 175 ° С. Реактор паключительно охлаждается с помощью окружающего воздуха. Температура подложки рассчитывается с использованием линейной посадки уравнения (1), где Т с (° С) представляет собой температуру подложки и Т с (° С) является температура стенки реактора, полученный путем непосредственного измерения подложку , снабженную термопарой. Температурный профиль существует вдоль направления потока камеры из-за холодной задвижкой, который соединяет реактор для линии передачи; температурный профиль перпендикулярно к направлению потока можно пренебречь. Профиль температуры приводит к более богатым радионуклида на переднем крае образца, но изменение состава вдоль образца мало (меньше , чем разница в 5% между передней и задней кромками образца) в соответствии с XPS. 31 выхлопе реактор соединен с турбомолекулярным насосом и механический насос. Во время процесса ALD реактор нагнетают механического насоса для поддержания давления на уровне около 1 Торр. В противном случае, Reactoг давление поддерживается ниже 2,0 × 10 -6 мм рт.ст. по турбомолекулярным насосом.

(1) T S = 0.977T с + 3.4

Эпитаксиальной камере поддерживается на базовом давлении приблизительно 2,0 × 10 -9 Торр или ниже криогенным насосом. Парциальное давление различных видов в камере МЛЭ контролируется остаточного газоанализатором. Фоновое давление Н 2 составляет около 1,0 × 10 -9 Торр, а те из O 2, CO, N 2, CO 2 и H 2 O, составляет менее 1,0 · 10 -10 Торр. Кроме того, эпитаксиальной камере также оснащена шестью эффузионных клетками, четыре кармана электронный пучковый испаритель, атомный источник плазмы азота и атомарный кислород источник плазмы с клапаном высокоточное течи пьезоэлектрические, и дифракции электронов высокой энергии отражения (ДБЭО ) система реального времени полевых измерений роста и кристаллизации наблюдений. сэмPLE Манипулятор позволяет субстрат нагревают до 1000 ° С с использованием кислорода устойчивостью карбида кремния нагреватель.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Подготовка Sr и Ti Предшественники для ALD экспериментов

  1. Загрузите чистую, сухую Увлажнители и новых предшественников в преддверие ящика для перчаток. Следуйте процедуре загрузки бардачке, чтобы обеспечить надлежащую очистку воздуха и влаги. Передача материалов в основную камеру.
    Примечание: Эта группа использует в дом , построенные Увлажнители (смотри рисунок 3) с компонентами , купленных на коммерческой основе . Детали сборки сатуратора можно найти в перечне специфических реагентов и оборудования.
  2. Хранить предшественник стронций (стронций - бис (triisopropylcyclopentadienyl) [Sr (я Pr 3 Cp) 2]) и предшественник титана (тетраизопропоксид титана [Ti (O - я Pr) 4], TTIP) в инертной среде (например, перчаточный ящик ) после открытия оригинальную упаковку, предоставляемая производителем.
    Примечание: Эта группа использует перчаточный ящик с уровнем влажности не гля большей, чем 5 частей на миллион.
  3. Загрузка предшественника в сатуратор таким образом, что предшественник занимает примерно 2/3 стеклянной части сатуратора (около 5 г).
  4. Скрепите Увлажнители и обеспечить хорошую утечку герметичное уплотнение достигается.
    Примечание: Эта группа использует торцевым металлическим уплотнением фитинги для достижения герметичного уплотнения.
  5. Выгрузка заполненные Увлажнители из перчаточного бокса и соединить заполненные Увлажнители к ALD многообразия.
    Примечание: Загруженные предшественники могут быть использованы многократно в течение длительного периода. Предшественники в системе этой группы обычно требуют заправки каждые шесть месяцев, поскольку они становятся потребляются. Sr (I Pr 3 Cp) 2 представляет собой жидкость коричневого цвета как при комнатной температуре и рабочей температуры для данного исследования (130 - 140 ° C). TTIP прозрачная жидкость. Когда TTIP ухудшается, как правило, из-за влаги и / или загрязнения воздуха, предшественник превратится в виде белого твердого вещества. Там не было ни одного VisiBLE индикатор износа предшественника для Sr (я Pr 3 Cp) 2 наблюдали этой группой. Sr ухудшение предшественника , как правило , обнаруживается на значительное снижение (более 10%) Sr содержания в повторяемой роста ALD , который использует Sr (I Pr 3 Cp) 2.

2. Очистка Ge (001) Субстрат

  1. Поместите Ge (001) подложки (18 мм × 20 мм), полированный стороной вверх, в небольшой стакан (25-50 мл). Наполните стакан до примерно 1 см в высоту с ацетоном. Стакан помещают в ванну для обработки ультразвуком и разрушать ультразвуком в течение 10 мин.
    Примечание: Эта группа использует Односторонняя полированные 4-в Ge вафель, нарезать 18 × 20 мм 2 штуки с использованием пилы для нарезания кубиками. Используйте сильно легированного п-типа Ge, если необходимы электрические измерения пленки (это исследование использует Sb-легированные Ge вафель с ρ ≈ 0,04 Ω-см), в противном случае все типы уровня легирования и легирующих являются приемлемыми.
  2. Слейте большую часть ацетона в контейнер для отходов, следя за тем, чтобы не излить или переворачивать субстрат Ge. Промыть стенки стакана с изопропилового спирта (IPA) и заполнить примерно 1 см в высоту. Налейте большинство АПИ в контейнер для отходов, заправка мензурку до 1 см с ПНД и гомогенат, в течение еще 10 мин.
  3. Повторите шаг 2.2, но заменить IPA деионизированной водой.
  4. Удалите подложку из стакана с помощью пинцета. Сушат субстрат с ружьем продувкой азотом или другим потоком сухого инертного газа.
  5. Поместите подложку в очистителе УФ-озона и запустить уборщика в течение 30 мин.
  6. После очистки УФ-озона, немедленно загрузить субстрат в вакуумную систему.

3. Загрузка Се основания

  1. Перемещение передачи образца линии несущей тележку в замок нагрузки. Закройте Затвор, чтобы изолировать блокировку нагрузки.
  2. Выключите турбомолекулярным насос блокировки нагрузки и открыть линию азота, чтобы проветрить блокировку нагрузки. полныйШаг 3.3 во время ожидания блокировки нагрузки, чтобы полностью излить.
  3. Поместите подложку, полированная сторона обращена вниз, в держатель образца 20 мм × 20 мм.
    Примечание: Все показания выполняются с образца были обращены вниз. Убедитесь, что подложка находится на одном уровне с нижней части держателя; в противном случае эксперименты ДБЭО могут испытывать трудности и пленки могут не депонировать равномерно. Держатель образца эта группа использует показано на рисунке 4.
  4. Открыть замок нагрузки после того, как он полностью вентилируется. Поместите держатель образца в открытый несущей корзину положение, совместив выступы держателя образца с каналами открытой корзину позиции и опускание его на место.
  5. Закройте замок нагрузки и включите турбомолекулярным насоса блокировки нагрузки. Закройте линию азота.
  6. Подождите , пока давление в замке нагрузки не составляет приблизительно 5,0 × 10 -7 торр Перед тем как открыть замок затвора клапана нагрузки и перемещения тележки через линию передачи,

4. Ge Раскисление

  1. Перенести подложки Ge в камеру МЛЭ.
  2. Рампа температуру подложки Ge до 550 ° С при 20 ° С • мин -1 и затем до 700 ° С при 10 ° С • мин -1. После выдерживания образца при температуре 700 ° С в течение 1 ч, охлаждают образец до 200 ° С с ° C • мин -1 рампинга 30.
  3. Используйте ДБЭО , чтобы подтвердить реконструированный поверхность 2 × 1 , как описано в разделе репрезентативные результаты. 26,39
  4. Опции: использование РФЭС, чтобы гарантировать, что Ge (001) субстрат не содержит оксидов (описано в разделе 8).

5. тонкоплёночном ALD Рост STO на Ge подложке

  1. Отрегулируйте температуру реактора ALD до 225 ° С.
  2. Тепло Sr (I Pr 3 Cp) 2 до 130 ° C и TTIP до 40 ° С. Поддержание воды при комнатной температуре (от 20 до 25 ° C). Регулировать поток водяного пара в систему ALDс помощью игольчатого клапана , прикрепленного к сатуратор таким образом, что давление дозирования воды составляет около 1 Торр. Поддерживать постоянную температуру прекурсорами на протяжении всего процесса осаждения.
  3. Переноса образца в вакууме в реактор ALD , который был предварительно нагретую до 225 ° C и ждать в течение 15 минут для образца , чтобы достичь теплового равновесия.
  4. Выключатель выпускное отверстие реактора ALD от турбомолекуляр- насоса к механическим насосом.
  5. Включите контроллер потока, чтобы обеспечить поток инертного газа (эта группа использует аргон). Поддерживать рабочее давление 1 мм рт.ст. в течение всего процесса роста.
  6. Установите соотношение блок цикла Sr к Ti равным 2: 1. Установить циклы удельными Sr и Ti в 2-втор дозы Sr или Ti предшественника, с последующей продувкой аргоном 15 сек, а затем 1-втор дозу воды, а затем еще на 15-втор продувать аргоном.
  7. Регулировка количества единичных циклов для достижения желаемой толщины. Убедитесь в том, что последовательность ALD задействуя содержитвсего лишь повторение отдельных Sr или Ti циклов единицы, как это возможно. Например, 2: 3 Sr-в-Ti последовательность езда на велосипеде будет достичь лучших результатов при их выполнении, как 1-Sr, 1-Ti, а затем 1-Sr, 2-Ti, а не 2-Sr, а затем 3-Ti.
    Примечание: Эта группа используется 36 циклов единицы для осаждения толщиной STO пленки 2 нм на Ge.
  8. Дополнительно: Используйте XPS, чтобы проверить состав пленки (описанный в разделе 8).

6. Отжиг STO пленки

  1. Передача осажденного образца в вакууме в камере отжига.
  2. Нагрева образца до 650 ° С со скоростью 20 ° С • мин -1 в условиях СВВ (10 -9 - 10 -8 Торр). Держа температуру при 650 ° С в течение 5 мин, а затем охладить образец до 200 ° С с той же скоростью.
    Примечание: Использование ДБЭО для оценки результата отжига, как описано в разделе Результаты представитель 26,39.

7. Фуrther Рост STO

  1. Повторите Раздел 5.1 - 5.5.
  2. Установить соотношение блок цикла к между 1: 1 и 4: 3. Поддерживать тот же компонент дозирования / продувки внутри каждого блока цикла. Установите последовательность в соответствии с принципами, указанных в пункте 5.6.
  3. Регулировка количества единичных циклов для достижения намеченной толщины.
  4. Отжигать осажденной пленки в соответствии с разделом 6 Протокола.

8. XPS Измерения

  1. Загрузите образец в аналитическую камеру XPS и включите источник рентгеновского излучения. Убедитесь, что все соответствующие ворота / двери закрыты, чтобы предотвратить случайное воздействие рентгеновских лучей.
  2. Создание нового сканирования путем выбора элементов (связывания энергетических диапазонов) желаемых для анализа, или выберите предварительно существующую программу сканирования.
    Примечание: Связующие диапазоны энергии могут быть изменены вручную, если это необходимо. Установите другие параметры, такие как энергия прохождения, энергии возбуждения, шаг энергии, времени и шага, чтобы оптимизировать соотношение сигнал-шум, но остаютсяпостоянной во всех элементарных сканирований для поддержания сопоставимости между элементным спектров. В таблице 1 приведены параметры сканирования , используемые этой группой.
  3. Проверьте , есть ли зарядка происходит на подложке путем наблюдения энергия связи пика Известное элемента, например, O 1s при 531 эВ.
    Примечание: Зарядка батареи происходит , если пик сместился с его известным значением.
  4. Вставьте паводковой пистолет в камеру XPS и включите наводнениями пистолета, если зарядка происходит. Отрегулируйте выход энергии наводнения пушки и расстояние от образца так, что выбранный пик сдвигается назад к его правильной энергией связи.
  5. Манипулирование позицию этапа , чтобы максимально увеличить площадь наблюдаемого под пиком Известное элемента (обычно O 1 сек пик при 531 эВ).
  6. Запуск XPS сканирования и сбора данных.
  7. Выключите источник рентгеновского излучения и удалить образец из XPS.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

На рисунках 5 и 6 показаны спектры фотоэлектронов типичный рентгеновский и ДБЭО изображения из очищенную и раскиленного Ge подложки. Успешно-раскислен Ge субстрат характеризуется "смайлик" 2 × 1 реконструированной картины ДБЭО. 26,39 Кроме того, Кикучи линий также наблюдаются в изображениях ДОБЭ, которые указывают на чистоту и дальнего порядка образца. 40 Резкость и интенсивность дифракционной картины также демонстрируют ч...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Чистота подложки Ge является ключом к успеху при выращивании эпитаксиального перовскита с помощью ALD. Количество времени, подложка Ge проводит между обезжиривания и раскисления, а также количество времени между раскисления и отложение STO, должно быть сведено к минимуму. Образцы по-прежнему подвергаются воздействию загрязняющих веществ, даже в среде СВВ. Длительное воздействие может привести к повторному отложению адвентивного углерода или Ge реокисления, что приводит к снижению роста пленки. Эта группа использовала ши...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы не имеют конкурирующих финансовых интересов раскрывать.

Благодарности

Это исследование было поддержано Национальным научным фондом (награды CMMI-1437050 и DMR-1207342), Управлением военно-морских исследований (грант N00014-10-10489) и Управлением научных исследований ВВС (грант FA9550-14-1-0090).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Крионасос MBEDCAM600
для MBEBrooks Automation, Inc.Встроенный 8
анализаторов остаточных газов для MBEExtorr, Inc.XT200M
ALD Реакционная камераHuntington Mechanical LaboratoriesИзготовлено на заказ, горячие стенки, нержавеющая сталь, прямоугольная (~20  см длина, 460 см3)
ALD SaturatorSwagelok/Larson Electronic GlassСмотрите комментарииИзготовлено по индивидуальному заказу из деталей, предоставленных Swagelok и Larson Electronic Glass. Сатуратор изготовлен из нержавеющей стали 316 и Pyrex. Все детали соединяются с помощью стыковой сварки. Каталожные номера Swagelok: SS-4-VCR-7-8VCRF, SS-4-VCR-1, SS-8-VCR-1-03816, SS-8-VCR-3-8MTW, 316L-12TB7-6-8, SS-8-VCR-9, SS-4-VCR-3-4MTW, SS-T2-S-028-20. Номер в каталоге электронного стекла Larson: SP-075-T.
Ручные клапаны для сатураторовSwagelokSS-DLVCR4-P и 6LVV-DPFR4-PОба клапана с мембранным уплотнением используются этой группой взаимозаменяемо. Конкретные используемые разъемы (вилка/гнездо видеомагнитола/и т. д.) будут зависеть от фактической конструкции системы.
Клапаны ALDSwagelok6LVV-ALD3TC333P-CV
Система ALD ТрубкиSwagelok316L различных размеров. В этой группе используется внутренний диаметр блока питания ALD 1/4"
Programmable Power, Inc.Регулятор температуры Sorensen DCS80-13E
ALDSchneider ElectricEurotherm 818P4
Контроллер клапана ALD Программа National InstrumentsLabViewразработана в рамках группы
XPSVG Scienta
RHEEDStaib InstrumentsCB80142018 кэВ под углом падения
RHEED Analysis Systemk-Space Associates kSA400
Digital UV Ozone SystemNovascanPSD-UV 6
Ozone Elimination SystemNovascanPSD-UV OES-1000D
Тетраизопропоксид титана (TTIP)Sigma-Aldrich87560Легковоспламеняющийся в жидкой и паровой фазе
 
 
[header]
Стронций бис(триизопропилциклопентадиенил)Air LiquideHyperSrМягко реагирует на воздух и воду. Дополнительную информацию, предоставленную Air Liquide, можно найти по адресу https://www.airliquide.de/inc/dokument.php/standard/1148/airliquide-hypersr-datasheet.pdf
Ge (001) пластинаMTI CorporationGESBA100D05C14", односторонняя полированная Sb-легированная пластина с ρ ≈ 0,04 Ω-cm
Argon (UHP)Praxair
Deionized Water18,2 MΩ-cm

Ссылки

  1. Phan, M. -H., Yu, S. -C. Review of the magnetocaloric effect in manganite materials. J. Magn. Magn. Mater. 308 (2), 325-340 (2007).
  2. Serrate, D., Teresa, J. M. D., Ibarra, M. R. Double perovskites with ferromagnetism above room temperature. J. Phys. Condens. Matter. 19 (2), 023201(2007).
  3. Cheng, J. -G., Zhou, J. -S., Goodenough, J. B., Jin, C. -Q. Critical behavior of ferromagnetic perovskite ruthenates. Phys. Rev. B. 85 (18), 184430(2012).
  4. Ahn, C. H. Ferroelectricity at the Nanoscale: Local Polarization in Oxide Thin Films and Heterostructures. Science. 303 (5657), 488-491 (2004).
  5. Catalan, G., Scott, J. F. Physics and Applications of Bismuth Ferrite. Adv. Mater. 21 (24), 2463-2485 (2009).
  6. Ramesh, R., Spaldin, N. A. Multiferroics: progress and prospects in thin films. Nat. Mater. 6 (1), 21-29 (2007).
  7. Vrejoiu, I., Alexe, M., Hesse, D., Gösele, U. Functional Perovskites - From Epitaxial Films to Nanostructured Arrays. Adv. Funct. Mater. 18 (24), 3892-3906 (2008).
  8. Jang, H. W., et al. Metallic and Insulating Oxide Interfaces Controlled by Electronic Correlations. Science. 331 (6019), 886-889 (2011).
  9. Hwang, H. Y., et al. Emergent phenomena at oxide interfaces. Nat. Mater. 11 (2), 103-113 (2012).
  10. Stemmer, S., Millis, A. J. Quantum confinement in oxide quantum wells. MRS Bull. 38 (12), 1032-1039 (2013).
  11. Stemmer, S., James Allen, S. Two-Dimensional Electron Gases at Complex Oxide Interfaces. Annu. Rev. Mater. Res. 44 (1), 151-171 (2014).
  12. Biscaras, J., et al. Two-dimensional superconductivity at a Mott insulator/band insulator interface LaTiO3/SrTiO3. Nat. Commun. 1, 89(2010).
  13. Dagotto, E. Complexity in Strongly Correlated Electronic Systems. Science. 309 (5732), 257-262 (2005).
  14. Jin, K., et al. Novel Multifunctional Properties Induced by Interface Effects in Perovskite Oxide Heterostructures. Adv. Mater. 21 (45), 4636-4640 (2009).
  15. McKee, R. A., Walker, F. J., Chisholm, M. F. Crystalline oxides on silicon: the first five monolayers. Phys. Rev. Lett. 81 (14), 3014(1998).
  16. Warusawithana, M. P., et al. A Ferroelectric Oxide Made Directly on Silicon. Science. 324 (5925), 367-370 (2009).
  17. Niu, G., Vilquin, B., Penuelas, J., Botella, C., Hollinger, G., Saint-Girons, G. Heteroepitaxy of SrTiO3 thin films on Si (001) using different growth strategies: Toward substratelike qualitya. J. Vac. Sci. Technol. B. 29 (4), 041207(2011).
  18. Yu, Z., et al. Advances in heteroepitaxy of oxides on silicon. Thin Solid Films. 462-463, 51-56 (2004).
  19. Yu, Z., et al. Epitaxial oxide thin films on Si (001). J. Vac. Sci. Technol. B. 18 (4), 2139-2145 (2000).
  20. Demkov, A. A., Zhang, X. Theory of the Sr-induced reconstruction of the Si (001) surface. J. Appl. Phys. 103 (10), 103710(2008).
  21. Zhang, X., et al. Atomic and electronic structure of the Si/SrTiO3 interface. Phys. Rev. B. 68 (12), 125323(2003).
  22. Ashman, C. R., Först, C. J., Schwarz, K., Blöchl, P. E. First-principles calculations of strontium on Si(001). Phys. Rev. B. 69 (7), 075309(2004).
  23. Kamata, Y. High-k/Ge MOSFETs for future nanoelectronics. Mater. Today. 11 (1-2), 30-38 (2008).
  24. Fischetti, M. V., Laux, S. E. Band structure, deformation potentials, and carrier mobility in strained Si, Ge, and SiGe alloys. J. Appl. Phys. 80 (4), 2234-2252 (1996).
  25. Liang, Y., Gan, S., Wei, Y., Gregory, R. Effect of Sr adsorption on stability of and epitaxial SrTiO3 growth on Si(001) surface. Phys. Status Solidi B. 243 (9), 2098-2104 (2006).
  26. McDaniel, M. D., et al. A Chemical Route to Monolithic Integration of Crystalline Oxides on Semiconductors. Adv. Mater. Interfaces. 1 (8), (2014).
  27. Leskelä, M., Ritala, M. Atomic layer deposition (ALD): from precursors to thin film structures. Thin Solid Films. 409 (1), 138-146 (2002).
  28. George, S. M. Atomic Layer Deposition: An Overview. Chem. Rev. 110 (1), 111-131 (2010).
  29. McDaniel, M. D., Posadas, A., Wang, T., Demkov, A. A., Ekerdt, J. G. Growth and characterization of epitaxial anatase TiO2(001) on SrTiO3-buffered Si(001) using atomic layer deposition. Thin Solid Films. 520 (21), 6525-6530 (2012).
  30. McDaniel, M. D., et al. Growth of epitaxial oxides on silicon using atomic layer deposition: Crystallization and annealing of TiO2 on SrTiO3-buffered Si(001). J. Vac. Sci. Technol. B. 30 (4), 04E11(2012).
  31. McDaniel, M. D., et al. Epitaxial strontium titanate films grown by atomic layer deposition on SrTiO3-buffered Si(001) substrates. J. Vac. Sci. Technol. A. 31 (1), 01A136(2013).
  32. Ngo, T. Q., et al. Epitaxial growth of LaAlO3 on SrTiO3-buffered Si (001) substrates by atomic layer deposition. J. Cryst. Growth. 363, 150-157 (2013).
  33. Ngo, T. Q., et al. Epitaxial c-axis oriented BaTiO3 thin films on SrTiO3-buffered Si(001) by atomic layer deposition. Appl. Phys. Lett. 104 (8), 082910(2014).
  34. McDaniel, M. D., et al. Incorporation of La in epitaxial SrTiO3 thin films grown by atomic layer deposition on SrTiO3-buffered Si (001) substrates. J. Appl. Phys. 115 (22), 224108(2014).
  35. McDaniel, M. D., et al. Atomic layer deposition of crystalline SrHfO3 directly on Ge (001) for high-k dielectric applications. J. Appl. Phys. 117 (5), 054101(2015).
  36. Ngo, T. Q., et al. Integration of Ferroelectric Perovskites on Ge(001) by ALD: A Case Study of BaTiO3. , Available from: http://www2.avs.org/symposium2014/Papers/Paper_EM+MI+NS-MoM11.html (2014).
  37. Jahangir-Moghadam, M., et al. Band-Gap Engineering at a Semiconductor-Crystalline Oxide Interface. Adv. Mater. Interfaces. 2 (4), (2015).
  38. Posadas, A., et al. Epitaxial integration of ferromagnetic correlated oxide LaCoO3 with Si (100). Appl. Phys. Lett. 98 (5), 053104(2011).
  39. Ponath, P., Posadas, A. B., Hatch, R. C., Demkov, A. A. Preparation of a clean Ge(001) surface using oxygen plasma cleaning. J. Vac. Sci. Technol. B. 31 (3), 031201(2013).
  40. Braun, W. Applied RHEED: Reflection High-Energy Electron Diffraction During Crystal Growth. , Springer Science & Business Media. (1999).
  41. Moulder, J. F., Stickle, W. F., Sobol, P. E., Bomben, K. E. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. , Perkin-Elmer Corporation. Eden Prairie, MN. (1992).
  42. Vehkamäki, M., Hatanpää, T., Hänninen, T., Ritala, M., Leskelä, M. Growth of SrTiO3 and BaTiO3 thin films by atomic layer deposition. Electrochem. Solid-State Lett. 2 (10), 504-506 (1999).
  43. Vehkamäki, M., et al. Atomic Layer Deposition of SrTiO3 Thin Films from a Novel Strontium Precursor-Strontium-bis(tri-isopropyl cyclopentadienyl). Chem. Vap. Depos. 7 (2), 75-80 (2001).
  44. Ritala, M., Leskelä, M., Niinisto, L., Haussalo, P. Titanium isopropoxide as a precursor in atomic layer epitaxy of titanium dioxide thin films. Chem. Mater. 5 (8), 1174-1181 (1993).
  45. Aarik, J., Aidla, A., Uustare, T., Ritala, M., Leskelä, M. Titanium isopropoxide as a precursor for atomic layer deposition: characterization of titanium dioxide growth process. Appl. Surf. Sci. 161 (3-4), 385-395 (2000).
  46. Premkumar, P. A., Delabie, A., Rodriguez, L. N. J., Moussa, A., Adelmann, C. Roughness evolution during the atomic layer deposition of metal oxides. J. Vac. Sci. Technol. A. 31 (6), 061501(2013).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Германиевая подложкадифракция высокоэнергетических электронов на отражениерентгеновская фотоэлектронная спектроскопиятермическое обезоливаниеотжиг в условиях сверхвысокого вакуумарост кристаллической пленкиплотность ловушек на интерфейсе
Эпитаксиального роста перовскита титаната стронция на германии с помощью атомного слоя осаждения
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.