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Chemistry

परिसर ऑक्साइड फिल्मों की पतली epitaxial विकास के लिए atomically परिभाषित टेम्पलेट्स

Published: December 4, 2014 doi: 10.3791/52209
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1
1MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente

Summary

विभिन्न प्रक्रियाओं जटिल ऑक्साइड पतली फिल्मों का epitaxial विकास के लिए atomically परिभाषित टेम्पलेट्स तैयार करने के लिए रेखांकित कर रहे हैं। एकल क्रिस्टलीय SrTiO 3 (001) और DyScO 3 का रासायनिक उपचार (110) substrates के atomically चिकनी, एकल समाप्त कर सतहों प्राप्त करने के लिए प्रदर्शन किया गया। CA दो नायब 3 ओ - 10 nanosheets मनमाना substrates पर atomically परिभाषित टेम्पलेट्स बनाने के लिए इस्तेमाल किया गया।

Abstract

Atomically परिभाषित सब्सट्रेट सतहों जटिल ऑक्साइड पतली फिल्मों का epitaxial विकास के लिए शर्त है। इस प्रोटोकॉल में, दो दृष्टिकोण इस तरह की सतहों में वर्णित हैं प्राप्त करने के लिए। पहले दृष्टिकोण ही समाप्त कर perovskite SrTiO 3 (001) और DyScO 3 (110) substrates की तैयारी है। एक annealing कदम सतह के चिकनाई बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया गया था, जबकि गीला नक़्क़ाशी, चुनिंदा दो संभव सतह समाप्ति के एक दूर करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। जिसके परिणामस्वरूप ही समाप्त कर सतहों उच्च क्रिस्टलीय गुणवत्ता और सब्सट्रेट और फिल्म के बीच अच्छी तरह से परिभाषित इंटरफेस के साथ perovskite ऑक्साइड पतली फिल्मों की heteroepitaxial विकास के लिए अनुमति देते हैं। दूसरा दृष्टिकोण में, मनमाने ढंग से substrates पर epitaxial फिल्म विकास के लिए बीज परतों Langmuir-Blodgett (पौंड) nanosheets के बयान के द्वारा बनाया गया था। मॉडल प्रणाली सीए दो नायब रूप में 3 ओ - 10 nanosheets उनके स्तरित माता पिता के परिसर के delamination द्वारा तैयार इस्तेमाल किया गया,HCA दो नायब 3 हे 10। Nanosheets साथ बीज परत बनाने की एक प्रमुख लाभ अपेक्षाकृत महंगा है और आकार सीमित एकल क्रिस्टलीय substrates के लगभग किसी भी सब्सट्रेट सामग्री द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

Introduction

अनुसंधान के बहुत सारे epitaxial पतली फिल्मों और सामग्री की संरचना और संरचना ट्यूनिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है कि क्योंकि कार्यात्मक संपत्तियों की व्यापक रेंज के जटिल आक्साइड के heterostructures पर किया जाता है। कारण कई विकास तकनीकों के विकास के लिए, आजकल यह रचनाओं और थोक में नहीं पहुँचा जा सकता है कि क्रिस्टलीय गुणों के साथ फिल्मों की एक बड़ी रेंज बनाने के लिए संभव है। एक साथ मिलकर इन सामग्रियों के गुण अत्यधिक anisotropic कर रहे हैं कि इस तथ्य के साथ, यह है कि बनाता है epitaxial में फिल्मों घटना और functionalities थोक में प्राप्त नहीं कर रहे हैं कि मनाया जाता है। इसके अलावा, epitaxial के तनाव और heterostructures के सृजन के नए या बढ़ाया गुण प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। 2

वांछित गुणों के साथ epitaxial फिल्मों और heterostructures विकसित करने के लिए आदेश में, अच्छी तरह से परिभाषित सतहों के साथ substrates के लिए आवश्यक हैं। सतह के रसायन शास्त्र या आकृति विज्ञान में स्थानीय मतभेद inhomogeneous एन का कारणफिल्म में अवांछित दोषों और अनाज की सीमाओं को जन्म देता है जो ucleation और विकास,। इसके अलावा, फिल्म और सब्सट्रेट के बीच इंटरफेस है, क्योंकि फिल्म की सीमित मोटाई के गुणों का निर्धारण करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस substrates के परमाणु स्तर पर चिकनी और सजातीय हैं कि आवश्यक हैं कि इसका मतलब है।

इस कसौटी substrates के लिए स्वाभाविक रूप से जैसे अच्छी तरह से परिभाषित सतहों, अन्य जटिल आक्साइड की जरूरत नहीं है कि इस्तेमाल किया जाता है जब तक पहुंचने के लिए कठिन है। इस दृष्टिकोण से, perovskite आक्साइड सबसे अधिक अध्ययन सब्सट्रेट सामग्री में से एक हैं। Perovskite आक्साइड ए और बी धातु आयनों के लिए खड़े जिसमें सामान्य सूत्र एबीओ 3, द्वारा प्रतिनिधित्व किया जा सकता है। लगभग सभी धातुओं यह संभव विभिन्न substrates की एक विस्तृत श्रृंखला के निर्माण के लिए बनाता है, जो एक या बी साइट में शामिल किया जा सकता है। सब्सट्रेट सामग्री की चंचलता एप्लाइड epitaxial के तनाव एक ट्यूनिंग द्वारा यह धुन के शीर्ष पर हो फिल्म के गुणों के लिए एक की अनुमति देता हैइंटरफेस में संरचना होगी। हालांकि, इन substrates पर विकास की वजह से (001) उन्मुख substrates के में विशेष रूप से दिखाई देता है, जो perovskite सतह के अस्पष्ट प्रकृति के लिए सीधा नहीं है। (001) दिशा में, perovskites एओ और बो दो की परतों बारी के रूप में देखा जा सकता है। एक (001) उन्मुख सब्सट्रेट एक बड़ा क्रिस्टल से cleaving द्वारा किया जाता है, जब दोनों आक्साइड सतह पर मौजूद हैं। क्रिस्टल पूरी तरह से (001) विमान के साथ cleaved कभी नहीं है, अत: यह घटना। चित्रा 1 में दिखाया गया है, इकाई सेल ऊंचाई मतभेदों के साथ छतों से मिलकर एक सतह रूपों। हालांकि, आधे से एक इकाई सेल की ऊंचाई मतभेद सतह समाप्ति के दोनों प्रकार की उपस्थिति जो इंगित करता है, साथ ही मौजूद हैं। Perovskite ऑक्साइड फिल्मों के विकास के लिए विशेष रूप से दिखाया गया है, क्योंकि यह सजातीय गुणों के साथ एक सतत फिल्म बढ़ने के क्रम में ही समाप्त कर perovskite substrates के लिए महत्वपूर्ण है। समाप्ति विकास कश्मीर में एक बड़ा अंतर पैदा कर सकता हैinetics, गैर निरंतर फिल्मों के विकास के लिए 3 प्रमुख -। ए ओ-B'O इंटरफेस बो-A'O इंटरफेस से पूरी तरह से अलग गुण हो सकता है के बाद से 5 इसके अलावा, स्टैकिंग आदेश, पूरा फिल्म सब्सट्रेट इंटरफेस के पार समान होना चाहिए। 6

एक भी समाप्त कर perovskite ऑक्साइड सतह प्राप्त करने के लिए पहली सफल विधि SrTiO 3 (001) उन्मुख substrates के लिए विकसित किया गया था। कावासाकी एट अल। 7 बाद में Koster एट अल द्वारा ameliorated किया गया था जो एक गीला नक़्क़ाशी विधि, की शुरुआत की। 8 विधि बफर हाइड्रोजन फ्लोराइड में एक छोटी खोदना द्वारा पीछा किया, पानी में इस ऑक्साइड hydroxylating द्वारा अम्लीय नक़्क़ाशी की ओर SRO की संवेदनशीलता में वृद्धि के होते हैं (BHF)। स्फटिकता बढ़ाने के लिए इसके बाद annealing के एक atomically चिकनी सतह 2 मौजूद है केवल TiO थे पैदावार। बाद में, एकल समाप्त कर दुर्लभ पृथ्वी scandates प्राप्त करने के लिए एक विधि के द्वारा विकसित किया गया थाबुनियादी समाधान में scandates की तुलना में दुर्लभ पृथ्वी आक्साइड के उच्च घुलनशीलता इस्तेमाल करते हैं। इस विधि को विशेष रूप से DyScO तीन उन्मुख orthorhombic (110) के लिए वर्णित किया गया था, और यह पूरी तरह से scandate समाप्त कर सतहों प्राप्त करने के लिए संभव है कि दिखाया गया था। 3 और DyScO 3 substrates के इस में वर्णित हैं इन एकल समाप्त कर SrTiO प्राप्त करने के लिए 9,10 विधियों प्रोटोकॉल।

एकल क्रिस्टलीय perovskite substrates के मूल्य है, वैकल्पिक रूप से, उपयुक्त क्रिस्टल संरचनाओं के बिना मनमाने ढंग से substrates के रूप में अच्छी तरह से epitaxial फिल्म विकास के लिए स्पष्ट किया जा सकता है। स्वयं द्वारा epitaxial फिल्म विकास के लिए अनुपयुक्त हैं कि substrates nanosheets की एक परत के साथ उन्हें कवर द्वारा उपयुक्त टेम्पलेट्स में बनाया जा सकता है। Nanosheets इस प्रकार वीं के epitaxial विकास को निर्देशित करने की क्षमता के अधिकारी कुछ नैनोमीटर की मोटाई और माइक्रोमीटर सीमा 11 में एक पार्श्व आकार के साथ, अनिवार्य रूप से दो-आयामी एकल क्रिस्टल होते हैं, औरफिल्मों में। एक मनमाना सब्सट्रेट पर nanosheets की एक परत जमा करके, एक बीज परत जाली मापदंडों से मेल खाते के साथ किसी भी फिल्म सामग्री के उन्मुख विकास के लिए बनाया जाता है। इस दृष्टिकोण का उन्मुख विकास के लिए सफल बताया गया है, उदाहरण के लिए जेडएनओ, 2 Tio, SrTiO 3, LaNiO 3, पंजाब (ZR, तिवारी) ओ 3 और SrRuO 3 12 - nanosheets, अपेक्षाकृत ऊंची कीमतों और आकार सीमाओं का उपयोग करके 15। नियमित एकल क्रिस्टलीय substrates के बचा जा सकता है और nanosheets लगभग किसी भी सामग्री सब्सट्रेट पर जमा किया जा सकता है।

Nanosheets आम तौर पर माता पिता के परिसर के क्रिस्टल संरचना द्वारा निर्धारित उनके विशिष्ट मोटाई के साथ, अपने असतत परतों में एक स्तरित माता पिता के परिसर के delamination द्वारा प्राप्त कर रहे हैं। 11 Delamination जलीय वातावरण में प्राप्त किया जा सकता है भारी के साथ माता पिता के परिसर में interlayer के धातु आयनों का आदान प्रदान से संरचना का कारण बनता है जो जैविक आयनों,फूल और अंततः unilamellar nanosheets में delaminate करने के लिए। इस काउंटर का आरोप लगाया जैविक आयनों से घिरे रहे हैं आरोप लगाया है कि nanosheets की एक कोलाइडयन फैलाव में यह परिणाम है। Delamination प्रक्रिया का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व चित्रा 2 में दिखाया गया है कि वर्तमान प्रोटोकॉल में, सीए दो नायब 3 ओ - 10। Nanosheets एक मॉडल प्रणाली के रूप में इस्तेमाल किया गया है और इन perovskite माता पिता के परिसर HCA दो नायब 3 हे 10 से प्राप्त किया जा सकता है। CA दो नायब 3 ओ - 10 nanosheets SrTiO 3 के उन लोगों के लिए लगभग बराबर में विमान जाली पैरामीटर है और एक atomically चिकनी, एकल समाप्त कर सतह प्रदर्शित करते हैं। इसलिए, उच्च गुणवत्ता फिल्मों व्यक्ति nanosheets पर उगाया जा सकता है। Nanosheets की एक जलीय फैलाव प्राप्त हो जाने के बाद, वे Langmuir-Blodgett (पौंड) बयान से एक मनमाना सब्सट्रेट पर जमा किया जा सकता है। इस पद्धति का एक उच्च controllability साथ monolayers में nanosheet बयान में सक्षम बनाता है कि जीenerally electrophoretic बयान या flocculation जैसे अन्य पारंपरिक तकनीक से हासिल नहीं किया जा सकता है। nanosheets आसपास के 11 जैविक आयनों सतह सक्रिय अणु होते हैं और फैलाव की सतह के लिए फैलाना के लिए करते हैं, अस्थायी nanosheets की एक monolayer बनाने। इस monolayer के घने पैकिंग में संकुचित और एक मनमाना सब्सट्रेट पर जमा किया जा सकता है। बयान प्रक्रिया का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व 3 चित्र में दिखाया जाता है; 95% से अधिक की सतह कवरेज आम तौर पर 15 प्राप्त है - 18 और यह मुख्य रूप से nanosheets की stacking या किनारों अतिव्यापी बिना होता है। Multilayers दोहराया बयान के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

वर्तमान प्रोटोकॉल सीए दो नायब 3 हे 10 में - nanosheets एक मॉडल प्रणाली के रूप में इस्तेमाल किया गया, लेकिन epitaxial फिल्म विकास के लिए एक बीज परत के रूप में nanosheets का उपयोग करने के सिद्धांत और अधिक व्यापक रूप से लागू होता है। ऑक्साइड nanosheets अधिक प्राप्त हालांकिसाहित्य में बीज परतों के रूप में ध्यान, अवधारणा के रूप में अच्छी तरह से इस तरह के बी एन, GaAs, तीस दो, ZnS और MGB 2 के रूप में गैर-ऑक्साइड nanosheets के लिए बढ़ाया जा सकता है। Nanosheets उनके माता पिता के परिसर की संरचना के वारिस के बाद इसके अलावा, विभिन्न functionalities माता पिता संरचना के उचित डिजाइन द्वारा डाला जा सकता है। उन्मुख फिल्म के विकास के लिए बीज परत के रूप में उनके उपयोग के अलावा, nanosheets की एक विस्तृत विविधता मौलिक सामग्री के गुणों का अध्ययन कर रहा है और नई कार्यात्मक संरचनाओं इंजीनियरिंग में एक मूल्यवान उपकरण बॉक्स साबित हो गया है 11,19 -। 22

इस प्रोटोकॉल epitaxial विकास ऑक्साइड पतली फिल्मों के लिए टेम्पलेट्स के विभिन्न प्रकार प्राप्त करने के लिए प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं को दर्शाता है। arbitrar पर nanosheet परतें - पूरी प्रक्रिया नायब सीए दो निर्माण करने के लिए 3 हे 10 अच्छी तरह से परिभाषित एकल समाप्त हुई तीन और DyScO 3 substrates के वर्णित हैं SrTiO, साथ ही प्रक्रिया प्राप्त करने के लिएsubstrates के वाई।

Protocol

1. atomically चिकना, अकेले समाप्त सतहों

  1. सफाई SrTiO 3 और DyScO 3 substrates के
    1. एसीटोन (शुद्धता 99.5%) के साथ भरा बीकर में substrates के विसर्जित कर दिया और 10 मिनट के लिए एक अल्ट्रासोनिक स्नान (यूबी) में जगह है। बीच में सब्सट्रेट सुखाने के बिना, इथेनॉल (शुद्धता 99.8%) के साथ इस चरण को दोहराएँ। सतह से इथेनॉल बूंदों उड़ाने से नमूने सुखाने के लिए एक नाइट्रोजन बंदूक का प्रयोग करें। इस तरह, इथेनॉल में मौजूद हैं कि कणों सुखाने के बाद सतह पर नहीं रहेगी।
    2. एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ सतह की जाँच करें। इथेनॉल में भिगो है, जो एक लेंस ऊतक, पर धीरे सब्सट्रेट रगड़ से किसी भी बचे हुए कणों को दूर। हमेशा नमूना सुखाने के लिए एक नाइट्रोजन बंदूक का उपयोग करें। सतह तक दोहराएँ चरण 1.1.1 और 1.1.2 के कणों से मुक्त है।
  2. DyScO तीन उपचार - एनिलिंग
    1. एक क्वार्ट्ज नाव में साफ substrates के लोड और 1000 & # पर एक साफ ट्यूब उन्हें ओवन में पानी रखना176, सी 4 घंटे के लिए ऑक्सीजन (150 मिलीलीटर / घंटा) बह में।
    2. एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ सतह की जाँच करें। गंदगी दिखाई दे रहा है, तो सतह को साफ करने के लिए कदम 1.1.2 में वर्णित प्रक्रिया का उपयोग करें।
  3. DyScO तीन उपचार - BHF से सतह roughening
    1. 40 एमएल विआयनीकृत (डीआई) पानी युक्त 100 मिलीलीटर बीकर में साफ substrates के विसर्जित कर दिया और 30 मिनट के लिए एक यूबी में जगह है। Substrates के ले जाने के लिए एक Teflon धारक का प्रयोग करें।
    2. 40 एमएल डि पानी के साथ तीन HF के प्रतिरोधी 100 मिलीलीटर बीकर भरें। इथेनॉल के 40 मिलीलीटर के साथ एक 100 मिलीलीटर बीकर भरें। 40 एमएल 12.5% ​​बफर हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ एक HF के प्रतिरोधी बीकर भरें (: HF = 87.5: BHF, एनएच 4 एफ 12.5, पीएच = 5.5)।
      नोट: BHF एक बहुत ही खतरनाक एसिड है। उचित सावधानी से लिया जाना चाहिए।
    3. BHF युक्त बीकर डि पानी के साथ बीकर से substrates के ले जाने Teflon धारक स्थानांतरण। 30 सेकंड के लिए यूबी में बीकर रखो।
    4. एक HF प्रतिरोधी बीकर containi को Teflon धारक स्थानांतरणएनजी डि पानी और धीरे से ऊपर और नीचे धारक चलती है, 20 सेकंड के लिए विसर्जित कर दिया। पानी से भरे दो अन्य बीकर में इस दोहराएँ। बीकर युक्त इथेनॉल में नमूनों के साथ धारक छोड़ दें।
    5. सभी BHF युक्त तरल के निपटान के।
    6. एक नाइट्रोजन बंदूक का इस्तेमाल substrates के सूखी। एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ सतह की जाँच करें। गंदगी दिखाई दे रहा है, तो चरण 1.1.2 दोहराएँ।
  4. DyScO तीन उपचार - NaOH के द्वारा चुनिंदा नक़्क़ाशी
    1. 40 एमएल 12 एम NaOH (AQ) के साथ एक 100 मिलीलीटर बीकर भरें। एक Teflon धारक का उपयोग कर नमूने को विसर्जित कर दिया और 30 मिनट के लिए एक यूबी में बीकर जगह है।
    2. 40 एमएल 1 एम NaOH (AQ) युक्त एक 100 मिलीलीटर बीकर के लिए नमूने स्थानांतरण। 30 मिनट के लिए यूबी में डाल दिया।
    3. डि पानी के साथ तीन beakers और इथेनॉल के साथ एक बीकर भरें। पानी के साथ और अंत में इथेनॉल के साथ बीकर में तीन बीकर में बाद में डुबो कर नमूने कुल्ला। एक नाइट्रोजन बंदूक का उपयोग कर नमूने सूखी।
    4. एक ऑप्टिकल microsco के साथ सतह की जाँचकदम 1.1.2 में वर्णित प्रक्रिया का उपयोग कर, पीई और यदि आवश्यक हो तो साफ। DyScO 3 नमूने अकेले अब समाप्त कर रहे हैं।
  5. SrTiO तीन उपचार
    1. 1.3 चरण में वर्णित के रूप में BHF का उपयोग कर साफ substrates के खोदना। इस चरण में सिर्फ एक सतह roughening कदम के रूप में DyScO 3 के लिए प्रयोग किया जाता है, जबकि ध्यान दें कि, sro के चुनिंदा नक़्क़ाशी इस चरण में होता है।
    2. 90 मिनट के लिए ऑक्सीजन (150 मिलीलीटर / घंटा) बह में 950 डिग्री सेल्सियस पर नमूने पानी रखना। SrTiO 3 नमूने अकेले अब समाप्त कर रहे हैं। कदम 1.1.2 में वर्णित प्रक्रिया का उपयोग कर, एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के साथ सतह की जाँच करें और यदि आवश्यक हो तो साफ।

मनमानी substrates पर 2. atomically परिभाषित टेम्पलेट्स

  1. सीए 2 की तैयारी नायब 3 ओ - 10 nanosheets
    1. 0.40 ग्राम / 100 एमएल के एक एकाग्रता के साथ डि पानी में HCA दो नायब 3 हे 10 पाउडर के फैलाव बनाओ और एक ऐडटेट्रा-Butyl अमोनियम हाइड्रॉक्साइड की equimolar राशि (TBAOH)। Ebina एट अल देखें। 23 ठोस राज्य KCA दो नायब 3 हे 10 पाउडर के संश्लेषण और उसके protonation के लिए HCA दो नायब 3 हे 10।
      नोट: TBAOH संक्षारक है; सभी समय पर दस्ताने पहनते हैं और देखभाल के साथ संभाल।
    2. धीरे हाथ से बोतल मिलाने और 14 दिनों के लिए 30 हर्ट्ज पर एक कमाल प्रकार के बरतन पर क्षैतिज जगह है। धीरे-धीरे बोतल रोलिंग द्वारा वर्षा इन 14 दिनों के दौरान पांच से छह गुना पुनः फैलाने के।
    3. 0.40 ग्राम / एल फैलाव पतला और धीरे इसे फिर से हिला। यह बड़े समुच्चय फैलाव के निचले भाग को व्यवस्थित जाने के क्रम में उपयोग करने से पहले कम से कम 24 घंटे के लिए खड़े हैं।
      नोट: बैच आकार की प्रक्रिया को प्रभावित कर सकता है। यहाँ, 100 मिलीग्राम और 500 मिलीग्राम की पतला बैचों की प्रारंभिक बैचों दोनों polypropylene के बोतलों में, किए गए थे।
  2. सीए 2 के बयान नायब 3 हे 10 nanosheets
    नोट: उपकरण और सॉफ्टवेयर उपज विभिन्न परिचालन सेटिंग्स के विभिन्न संस्करणों। सभी विकल्पों के लिए सेटअप के मैनुअल को देखें।
    1. डि पानी के साथ rinsing और प्रत्येक पक्ष के लिए कम से कम 3 मिनट के लिए उच्च ऊर्जा में ऑक्सीजन प्लाज्मा के साथ सफाई से Wilhelmy थाली साफ करें। तुरंत बाद डि पानी में Wilhelmy थाली स्टोर।
      नोट: कई बयानों क्रमिक किया जाता है, तो Wilhelmy थाली ऑक्सीजन प्लाज्मा हर समय के साथ इलाज करने की आवश्यकता नहीं है।
    2. Langmuir-Blodgett गर्त और फिर डि पानी के साथ rinsing और नाइट्रोजन गैस के साथ सुखाने, डि पानी के साथ rinsing इथेनॉल के साथ brushing द्वारा दो बाधाओं को साफ करें। सेटअप कंपन के खिलाफ की रक्षा के लिए एक विरोधी कंपन मेज पर रख दिया गया है, और हवा और धूल से बहने के खिलाफ की रक्षा करने के लिए बयान के दौरान बंद कर दिया जा सकता है कि एक बॉक्स में है सुनिश्चित करें।
    3. एक सिरिंज के साथ एक ताजा nanosheet फैलाव के ऊपरी हिस्से से 50 मिलीलीटर ले लो और धीरे धीरे गर्त में डाल दिया। सुनिश्चित करें कि गर्त के किनारों औरबाधाओं बूंदों के लिए स्वतंत्र हैं।
      नोट: एक बयान के लिए आवश्यक राशि गर्त के आकार पर निर्भर करता है। पानी की सतह बाधाओं को ठीक तरह से सतह सेक कर सकते हैं कि सुनिश्चित करने के लिए, गर्त के किनारों की तुलना में थोड़ा अधिक होना चाहिए।
    4. 15 मिनट के लिए फैलाव आराम करने दो।
    5. जलीय समाधान के साथ संगत एक मनमाना सब्सट्रेट चुनें और इसे ठीक से साफ। लेग सेटअप के धारक को सब्सट्रेट देते हैं और यह नाइट्रोजन गैस के साथ एक अंतिम झटका दे।
      नोट: atomically फ्लैट फिल्मों atomically फ्लैट substrates पर विकसित किया जा करने के लिए है कि मन में रखो। इस रिपोर्ट में उदाहरण डेटा 5 मिनट के लिए उच्च ऊर्जा पर 30 सेकंड और ऑक्सीजन प्लाज्मा के लिए, इथेनॉल के साथ सुपर सीओ 2 के एक जेट साफ कर रहे थे जो सिलिकॉन substrates के साथ प्राप्त किया गया।
    6. सेटअप करने के लिए सब्सट्रेट धारक संलग्न। , Wilhelmy थाली ले लो गर्त में डुबकी और ध्यान से वसंत को देते हैं। कागज के एक टुकड़े के साथ थाली के तार से बूंदों निकालें। </ ली>
    7. यह nanosheet फैलाव की सतह को छूता है, जब तक सब्सट्रेट लोअर शून्य करने के लिए सॉफ्टवेयर में ऊंचाई निर्धारित करने और वांछित गहराई तक आगे सब्सट्रेट कम है। सब्सट्रेट धारक nanosheet फैलाव स्पर्श नहीं करता है कि सुनिश्चित करें।
    8. शून्य करने के लिए सॉफ्टवेयर में सतह दबाव सेट और 15 मिनट के लिए फैलाव आराम करते हैं। 15 मिनट के बाद सतह दबाव आम तौर पर 1 करोड़ से 2 / एम पहुँचता है। बड़े विचलन निम्नलिखित बयान की खराब गुणवत्ता का संकेत हो सकता।
    9. फिर से शून्य और 3.0 मिमी धीरे धीरे सतह सेक करने के लिए / मिनट की दर के साथ बाधाओं को ले जाकर बयान के पहले चरण शुरू करने के लिए सॉफ्टवेयर में सतह दबाव निर्धारित करें। सॉफ्टवेयर में लक्ष्य के दबाव के मूल्य में अच्छी तरह से कदम 2.2.10 (यानी, 20 करोड़ / मी) में उम्मीद की अधिकतम मूल्य से ऊपर है कि सुनिश्चित करें।
    10. सतह के दबाव और सतह क्षेत्र के विकास की निगरानी। दबाव की वृद्धि काफी धीमा और दबाव approache रुको जब तकइसकी अधिकतम है। बाधाओं Wilhelmy थाली तक कभी नहीं सुनिश्चित करें। अधिकतम दबाव आम तौर पर 15.0-18.0 करोड़ / मी पहुँचता है, लेकिन यह एक पूर्ण और न ही एक निरंतर मूल्य के न होने की है।
    11. लक्ष्य के दबाव के रूप में पहुंच गया मान दर्ज वास्तविक मूल्य को सप्तऋषि ऊंचाई निर्धारित करने और 1.0 मिमी / मिनट की दर से फैलाव से सब्सट्रेट वापस लेने के द्वारा बयान के दूसरे चरण शुरू करते हैं। सतह प्रेशर मॉनीटर।
    12. बयान समाप्त हो गया है, जब डि पानी से कुल्ला और फिर डि पानी में स्टोर Wilhelmy थाली निकालें।
    13. यह पूरी तरह से सूख गया है के बाद सब्सट्रेट निकालें।
    14. बहुपरत बयान के लिए, पिछले परत से जैविक अवशेषों घुलना। इस 30 मिनट के लिए या 30 मिनट के लिए पराबैंगनी विकिरण से एक माइक्रोवेव ओवन में 600 डिग्री सेल्सियस के लिए हीटिंग द्वारा उदाहरण के लिए किया जा सकता है। कदम 2.2.2 से प्रोटोकॉल दोहराएँ, लेकिन नाइट्रोजन गैस का एक झटका के साथ अन्य की तुलना में सब्सट्रेट साफ नहीं है।

Representative Results

चरण 1) SrTiO 3 और DyScO 3 substrates के चुनिंदा नक़्क़ाशी

परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी (AFM) इलाज की सफलता के बारे में एक संकेत प्राप्त करने के लिए एक सरल तरीका है। केवल 650 डिग्री सेल्सियस (चित्रा -4 ए) को प्रकाशित किया गया था, जो एक SrTiO 3 सब्सट्रेट के AFM छवि एक उच्च तापमान annealing के कदम की आवश्यकता का प्रदर्शन, किसी न किसी सतह को दर्शाता है। घर्षण छवि में स्पष्ट विपरीत ऊंचाई छवि के एक क्रॉस सेक्शन में आधे यूनिट सेल ऊंचाई मतभेद के रूप में के रूप में अच्छी तरह से मनाया जाता है, के बाद से एक annealed सब्सट्रेट (आंकड़े -4 ए-सी) के AFM के डेटा स्पष्ट रूप से, दो सतह समाप्त दिखा। चित्रा 5 AFM के पता चलता है 2 Tio की छवियों SrTiO इस प्रोटोकॉल में वर्णित विधि के अनुसार इलाज किया गया, जिसमें तीन substrates के समाप्त हो गया। बड़े पैमाने पर, सीधे छत ledges (चित्रा 5A) मनाया जा सकता है। छोटे पैमाने पर,बहुत चिकनी छतों मनाया जाता है, और एकल समाप्त कर सतहों के लिए उम्मीद के रूप में छतों के बीच केवल इकाई सेल ऊंचाई मतभेद, मापा जाता है। छोटे miscut कोण के साथ बड़े छतों, यानी, के साथ substrates पर, इकाई सेल गहरे छेद छत ledges (चित्रा 5 ब) के पास दिखाई दे रहे हैं। ये छेद अब annealing बार इस्तेमाल कर रहे हैं, अग्रणी उच्च miscut कोण (चित्रा 5C) के साथ ही समाप्त कर substrates के लिए इसी तरह की morphologies के लिए गायब हो जाते हैं। इन छेद की आकृति विज्ञान, साथ ही छत ledges की आकृति विज्ञान, एकल समाप्ति का एक महत्वपूर्ण संकेत कर रहे हैं। छत ledges के गोल कर रहे हैं, जबकि एकल समाप्त कर substrates पर 24 छेद के आकार का परिपत्र हैं। इसके विपरीत, तेज धार छत ledges और वर्ग छेद डबल समाप्त कर substrates के (4B चित्रा देखें) पर दिखाई दे रहे हैं।

एकल समाप्ति का एक और संकेत प्रतिबिंब उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन टुकड़े में प्रकट होता हैचित्रा 6 में दिखाया गया है। प्राप्त substrates के धारियाँ के रूप में प्रकट की RHEED छवियों के कारण सतह के गरीब स्फटिकता को आयन (RHEED) छवियों,। किकुची लाइनों और तेज विवर्तन धब्बों की उपस्थिति से देखा जा सकता है के रूप में ऑक्सीजन या सब्सट्रेट का पूरा इलाज में annealing के बाद, सतह अधिक का आदेश दिया है। हालांकि, एकल समाप्त कर substrates के मामले में, विवर्तन स्पॉट केवल annealed रहे हैं कि substrates के लिए की तुलना में भी छोटे होते हैं। अधिक महत्वपूर्ण है, (1x1) स्पॉट इसके अलावा, कोई अतिरिक्त स्पॉट डबल समाप्त कर substrates के पैटर्न में हमेशा मौजूद हैं, जो दिखाई दे रहे हैं

DyScO 3 के मामले में, यह एक इलाज सफल होता है या नहीं, यह देखने के लिए और अधिक कठिन है। कोई मतभेद RHEED annealed डबल समाप्त कर substrates के पैटर्न और चित्रा 7 में रासायनिक समाप्त कर शंघाई सहयोग संगठन दो का इलाज किया substrates के 0.10, अलग annealed DyScO 3 सब्सट्रेट के AFM छवियों के बीच देखा जा सकता हैएस दिखाए जाते हैं। विभिन्न समाप्त आसानी से चित्रा 7A-डी में देखा जा सकता है। चित्रा 7E और एफ एकल समाप्त कर substrates के लिए उम्मीद की आकृति विज्ञान दिखाने के लिए, यानी केवल 4 चरणों दिखाई दे रहे हैं। हालांकि, मिश्रित समाप्ति अभी भी बहुत छोटे पैमाने पर हो सकता है। कारण AFM की सीमित संकल्प, अलग समाप्ति के क्षेत्रों स्पष्ट रूप से दिखाई नहीं कर रहे हैं। एकल समाप्त कर सतहों की तुलना में दोनों ऊंचाई और चरण छवियों में उच्च सतह खुरदरापन दोनों समाप्ति की उपस्थिति का संकेत कर रहे हैं।

स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी और सतह विवर्तन तकनीक पूरी तरह से एक के इलाज की सफलता का निर्धारण करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। दूसरा समाप्ति की माइनर क्षेत्रों की वजह से सीमित संकल्प करने के लिए तकनीक के दोनों प्रकार के साथ मनाया जा सकता है। हालांकि, इन छोटे क्षेत्रों 8 चित्रा में दिखाया गया है, फिल्म की गुणवत्ता पर एक नाटकीय प्रभाव हो सकता है। SrRuO की न्यूक्लिएशन चित्रा 8C और एफ एकल समाप्त कर सतहों को दिखाने के लिए लग रहा था क्रमशः में DyScO 3 और SrTiO 3 substrates के AFM छवियों हालांकि 3-5, SrRuO 3 का विकास अन्य समाप्ति के क्षेत्रों थे कि पता चलता है अभी भी मौजूद है। अंत में, एक इलाज की सफलता केवल पूर्ण विकसित फिल्म की गुणवत्ता पर निर्धारित किया जा सकता है।

चरण 2) सीए 2 के बयान नायब 3 ओ - 10 मनमाना substrates पर nanosheets

Nanosheet बयान के दौरान, सतह के दबाव में परिवर्तन नजर रखी जा सकता है और यह कैसे बयान आय पर एक संकेत देता है। प्रारंभिक सतह क्षेत्र संपीड़न और nanosheets की वास्तविक बयान के दौरान सतह दबाव की विशिष्ट भूखंडों 9 चित्रा में दिखाया जाता है। दबाव आम तौर पर एक incr के लिए बढ़ जाती हैऔर अधिक तेजी से पैकिंग घनत्व के रूप में nanosheets और बढ़ जाती है चल के easingly घने पैकिंग 100% दृष्टिकोण। वास्तविक बयान सतह दबाव इसकी अधिकतम तक पहुँच जाता है और इस दबाव बयान भर में बनाए रखा जाएगा बस से पहले शुरू कर देना चाहिए। मामले में दबाव इसकी अधिकतम और (थोड़ा) गिर, इस उच्च संपीड़ित बल एक दूसरे को ओवरलैप और (आंशिक) के ढेर बनाने के लिए कुछ nanosheets के किनारों की वजह से संकेत मिलता है कि गुजरता है। के रूप में लंबे समय से एक अधिकतम दृष्टिकोण नहीं करता दबाव के रूप में, nanosheets अभी तक एक घने पैकिंग में संगठित नहीं कर रहे हैं। वास्तविक बयान के दौरान, बाधाओं को धीरे-धीरे nanosheet monolayer के स्थानीय पुनर्गठन सक्षम करने के लिए आगे और पीछे ले जाएँ और इस एक देखा-तरह के दबाव के प्रोफाइल का कारण बनता है।

Nanosheets की एक monolayer का एक विशिष्ट AFM छवि चित्रा 10 में दिखाया गया है। Nanosheet सतहों चिकनी कर रहे हैं और आसन्न अंतराल के साथ ऊंचाई अंतर 1.44 एनएम crystallographic मोटाई दृष्टिकोणउनके माता पिता के परिसर में 11 परतों - सीए दो नायब 3 हे 10 के। Nanosheets की एक monolayer बाहर के विमान दिशा में उन्मुख (001) पूरी तरह से है, लेकिन कारण nanosheets के यादृच्छिक में विमान आदेश देने के लिए एक यादृच्छिक में विमान अभिविन्यास है। SrTiO 3 के एक मध्यवर्ती परत के साथ nanosheets - उनके क्रिस्टल झुकाव और गुणवत्ता को वर्णन करने के लिए, चित्रा 11 सीए दो नायब 3 हे 10 पर हो epitaxial SrRuO 3 के एक इलेक्ट्रॉन backscatter विवर्तन (EBSD) छवि को दर्शाता है। फिल्म सभी nanosheets पर एक बाहर के विमान (001) अभिविन्यास है और अलग-अलग nanosheets पर एक एकल में विमान अभिविन्यास है। ऐसी फिल्मों की सतह आकृति विज्ञान atomically सही nanoshe पर उच्च गुणवत्ता फिल्म विकास, पुष्टि निरंतर भागों में 12 व्याप्ति में कदम ऊंचाइयों nanosheet मोटाई के साथ या SrRuO तीन की इकाई सेल ऊंचाई के साथ या तो अनुरूप चित्रा में AFM छवि के साथ सचित्र हैटिकट। तीन फिल्मों के इस दृष्टिकोण से बढ़ी epitaxial SrRuO के गुणों पर एक विस्तारित रिपोर्ट के लिए, Nijland एट अल देखें। 15

चित्रा 1
एक घन perovskite इकाई सेल की चित्रा 1 (ए) योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। धातु आयनों ए और बी, क्रमशः में कोनों और इकाई कोशिका के केंद्र में स्थित हैं। ऑक्सीजन परमाणुओं बी आयन के चारों ओर एक octahedron बनाने, घन के चेहरे पर स्थित हैं। (बी) ए (001) की योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व perovskite सब्सट्रेट उन्मुख। कारण एक miscut करने के लिए, सतह छतों के होते हैं। दोनों समाप्त, एओ और बो दो, सतह पर मौजूद हैं। (सी) एक पूरी तरह से बो 2 से समाप्त सब्सट्रेट के योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। एक DyScO 3 सब्सट्रेट की सतह (डी) AFM छवि 1,000 पर annealing के बाद 6, 4 घंटे के लिए सी। छतों पर खुरदरापन लाइन प्रोफाइल (ई), जहां न केवल चार एक इकाई सेल चरणों में दिखाया गया है, के रूप में दो सतह समाप्ति की मौजूदगी की वजह से, लेकिन यह भी 2 ऊंचाई मतभेद दिखाई दे रहे है। एसी Kleibeuker से अनुकूलित कर रहे हैं आंकड़े एट अल। 9 यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 2
चित्रा 2. unilamellar nanosheets में एक स्तरित माता पिता के परिसर। महाकाय अणुओं के साथ आयन एक्सचेंज के delamination की योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व परतें एक दूसरे से अलग होने की अनुमति, interlayer के electrostatic बल प्रफुल्लित करने के लिए संरचना का कारण बनता है और कम कर देता है।= "_blank" पाने> इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 3
लेग विधि द्वारा nanosheet बयान की चित्रा 3. योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। Nanosheets फैलाव की सतह की ओर तैरने लगते हैं और आवक से चलती बाधाओं से एक घने पैकिंग में संकुचित कर रहे हैं। सब्सट्रेट फिर धीरे धीरे फैलाव से वापस ले लिया है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4। 650 डिग्री सेल्सियस के लिए प्रकाशित किया गया था, जो एक SrTiO 3 सब्सट्रेट (ए) AFM छवि। (बी) AFM के ऊंचाई और (सी) घर्षणएक डबल समाप्त कर SrTiO 3 सब्सट्रेट की छवि, (डी) में दिखाया गया है AFM ऊंचाई छवि की लाइन प्रोफाइल के रूप में दिखाई दे आसन्न छतों, की तुलना में आधे से एक इकाई सेल ऊंचाई अंतर के साथ तेज कदम किनारों और छतों दिखा। दो अलग अलग समाप्ति के घर्षण छवि में एक स्पष्ट विपरीत कारण। Koster एट अल से अनुमति के साथ लिया चित्रा। 8 यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
चित्रा 5. (एसी) एकल समाप्त कर SrTiO 3 substrates के AFM छवियों। (डी) केवल इकाई सेल ऊंचाई मतभेद दिखा रहा है (सी) की एक पंक्ति प्रोफाइल है। (बी) में सर्कल इकाई सेल गहरी hol में से एक को इंगित करता है तों कम miscut कोण के साथ substrates की छत ledges के पास दिखाई दे रहे हैं। Koster एट अल। 24 से अनुमति के साथ लिया चित्रा यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 6
चित्रा प्राप्त SrTiO 3 सब्सट्रेट, (बी) के एक annealed सब्सट्रेट और (सी) एक भी समाप्त कर SrTiO 3 सब्सट्रेट के रूप में (ए) एक 6. RHEED छवियों। Koster एट अल। 24 से अनुमति के साथ लिया चित्रा यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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चित्रा 7। Annealed DyScO 3 substrates के AFM छवियों। (ई) स्पष्ट रूप से डबल समाप्त कर सतहों दिखा। हालांकि, आकृति विज्ञान सब्सट्रेट करने के लिए सब्सट्रेट से भिन्न हो सकते हैं। (ई) और (च) की सतहों अधिक समरूप लग रही है, और केवल इकाई सेल ऊंचाई मतभेद मापा जा सकता है। हालांकि, AFM की संकल्प एक दूसरे समापन 25 के छोटे क्षेत्रों को मापने के लिए बहुत कम हो सकता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

8 चित्रा
SrRuO चित्रा 8. AFM छवियों तीन फिल्मों। SrTiO 3 और DyScO पर (ए) में फिल्मों 3 substrates के हो गए हैं और एनजी> (डी) इस प्रोटोकॉल में वर्णित विधि के अनुसार इलाज किया गया, जो क्रमश: SrTiO 3 और DyScO 3 substrates पर उगाए जाते हैं। फिल्मों को बहुत चिकनी कर रहे हैं, और (ख) और (ई) में दिखाया गया है इसी लाइन प्रोफाइल को ही इकाई सेल ऊंचाई मतभेद दिखा। (सी) और (च) में फिल्मों डबल समाप्त कर annealed substrates पर बड़े हो रहे थे। खाइयां फिल्म मोटाई की रेंज में हैं, जो दिखाई दे रहे हैं। (डी) और (च) में insets के विकास से पहले सब्सट्रेट दिखा। दोनों सतहों बहुत चिकनी हैं कि ध्यान दें। Kleibeuker एट अल से अनुमति के साथ लिया चित्रा। 9 यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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चित्रा प्रारंभिक सतह क्षेत्र संपीड़न के दौरान सतह के दबाव के 9. ठेठ भूखंडों और सीए दो नायब की वास्तविक बयान 3 ओ - 10। Nanosheets इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

10 चित्रा
10 चित्रा। ठेठ AFM छवि और सीए दो नायब की एक monolayer की लाइन प्रोफाइल 3 ओ - 10। एक सिलिकॉन सब्सट्रेट पर जमा nanosheets nanosheets चिकनी सतहों प्रदर्शित करते हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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। नायब 3 हे 10 सीए 2 पर हो epitaxial SrRuO 3 चित्रा 11. EBSD छवि - SrTiO 3 के एक मध्यवर्ती परत के साथ nanosheets फिल्म सभी nanosheets पर एक बाहर के विमान (001) अभिविन्यास है और एक एकल में विमान है व्यक्तिगत nanosheets पर उन्मुखीकरण। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 12
चित्रा 12। नायब 3 हे 10 सीए 2 पर हो epitaxial SrRuO 3 की AFM छवि और रेखा प्रोफाइल -। SrTiO 3 के एक मध्यवर्ती परत के साथ nanosheets निरंतर भागों में ऊंचाइयों की nanosheet मोटाई मैच के कदम1.4 एनएम और 0.4 एनएम के SrRuO तीन यूनिट सेल ऊंचाई। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Discussion

सभी perovskite ऑक्साइड सब्सट्रेट उपचार का सबसे महत्वपूर्ण पहलू काम की सफाई है। Annealing के दौरान अवांछित प्रतिक्रियाओं आसानी से सतह को नुकसान पहुंचा सकता है, जबकि भूतल संदूषण, सब्सट्रेट के क्षेत्रों की एचिंग रोका जा सके।

विभिन्न चरणों के आदेश के रूप में अच्छी तरह से महत्वपूर्ण है। पोस्ट-annealing के सब्सट्रेट की सतह के लिए थोक से अवांछित उप प्रसार करने के लिए सुराग के बाद से DyScO 3 के उपचार में, annealing के कदम, नक़्क़ाशी कदम से पहले किया जाना चाहिए। 12 एम NaOH समाधान में नक़्क़ाशी के बाद, एक 1 एम समाधान हमेशा सब्सट्रेट सतह पर डिस्प्रोसियम हाइड्रोक्साइड परिसरों की तेज़ी को रोकने के क्रम में इस्तेमाल किया जाना चाहिए। पानी में भिगोने SRO hydroxylize के क्रम में SrTiO तीन उपचार के लिए आवश्यक है। इस तरह, छोटी एचिंग टाइम्स के कारण अनियंत्रित एचिंग के लिए सतह के हानिकारक रोकता है जो इस्तेमाल किया जा सकता है। पानी में डुबो DyScO के मामले में एक वैकल्पिक कदम है तीन उपचार प्रक्रिया से नकल की है और इलाज में किसी भी महत्व है की उम्मीद नहीं है।

annealing के चरणों सतह के स्फटिकता में सुधार के लिए आवश्यक हैं। DyScO 3 और SrTiO तीन उपचार के लिए संकेत दिया annealing के बार औसत पर, अच्छी तरह से परिभाषित कदम ledges के लिए कि नेतृत्व, बार कर रहे हैं। लेकिन, कभी कभी annealing के समय व्यापक छतों के साथ, यानी, एक कम miscut कोण के साथ substrates के लिए वृद्धि की जरूरत है। एक बढ़ा प्रसार लंबाई तो इष्टतम साइटों को खोजने के लिए सतह परमाणुओं के लिए आवश्यक है। SrTiO 3 के मामले में, एक बहुत लंबा annealing के समय सतह के लिए थोक से सीनियर परमाणुओं के अवांछित प्रसार का कारण बन सकता है। प्रतिनिधि परिणामों पर खंड में वर्णित के रूप में यह दूसरा समाप्ति, सीधे कदम किनारों और वर्ग छेद की उपस्थिति से सतह आकृति विज्ञान में मनाया जा सकता है। उस मामले में, सतह के उपचार गएक दोहराया जाना है, लेकिन अंतिम annealing के कदम 30 मिनट 26 के लिए 920 डिग्री सेल्सियस पर प्रदर्शन किया जाना चाहिए।

इस प्रोटोकॉल में वर्णित विधि (001) SrTiO 3 और दुर्लभ पृथ्वी scandates के लिए सबसे सफल तरीके हैं, लेकिन केवल इन substrates के लिए लागू कर रहे हैं। हालांकि, अन्य substrates के लिए तरीकों का सटीक सतह के रसायन शास्त्र के लिए समायोजित किया जाना चाहिए। अन्य झुकाव के साथ substrates इस्तेमाल किया जाता है जब यह भी आवश्यक है, या बजाय बी-साइट समाप्ति के एक साइट वांछित है। मौजूदा उपचार का अवलोकन सांचेज़ एट अल। 6 और Schlom एट अल में पाया जा सकता है। 2

Nanosheets के बीज परतों के बारे में, इस प्रक्रिया के नाजुक हिस्सों को उच्च गुणवत्ता nanosheet dispersions प्राप्त करने के लिए और बयान के दौरान प्रदूषण को रोकने के लिए कर रहे हैं। भारी जैविक आयनों के अलावा द्वारा unilamellar nanosheets में एक स्तरित माता पिता के परिसर के delamination आसानी से होता है, लेकिन nanosheets कुल करने के लिए करते हैंफैलाव और इस तरह के समुच्चय में सजातीय monolayers के बयान में बाधा होगी। इसलिए, यह फैलाव के निचले हिस्से का उपयोग करने के लिए उपयोग करने से पहले और नहीं तो कम से कम 24 घंटे के लिए आराम से कम एक हौसले से पतला फैलाव को छोड़ने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। इस बड़े समुच्चय व्यवस्थित करने के लिए और फैलाव के ऊपरी भाग अपेक्षाकृत शुद्ध हो जाएगा के लिए समय छोड़ देता है। चल रहे एकत्रीकरण लगातार फैलाव नीचा दिखाना होगा के बाद से कमजोर पड़ने की सिफारिश की है, के बाद एक सप्ताह के भीतर का उपयोग करें। फैलाव मात्रा भर nanosheet एकाग्रता में होने वाली ढाल शेयर फैलाव से लिया मात्रा में स्थानीय nanosheet एकाग्रता पर निर्भर करता है, पौंड बयान के दौरान सतह दबाव मूल्यों में कुछ बदलाव का कारण बनता है कि कृपया ध्यान दें। इसके अलावा, लेग बयान सतह सक्रिय अणुओं पर आधारित है और इस तरह संदूषण और आंदोलन करने के लिए बहुत ही संवेदनशील है। सेटअप और Wilhelmy थाली की सावधानी से सफाई और सुरक्षा के एजी (अधिमानतः सफाई उपकरणों के साथ इस स्थापना के लिए ही समर्पित)ainst हवा बह रही है और कंपन बहुत महत्वपूर्ण हैं।

लेग बयान से मनमाना substrates पर nanosheets का एक बीज परत बनाने की अवधारणा पतली फिल्म विकास के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण उपकरण है। nanosheets की atomically सही सतह सिद्धांत रूप में की उच्च गुणवत्ता epitaxial फिल्मों, जाली मापदंडों से मेल खाते के साथ किसी भी फिल्म सामग्री पैदावार। Nanosheets लगभग किसी भी सामग्री सब्सट्रेट पर जमा किया जा सकता है और इस तरह अन्य सामग्री अपेक्षाकृत महंगा है और आकार सीमित एकल क्रिस्टलीय substrates के बदल सकते हैं। लेग विधि आम तौर पर बयान electrophoretic या flocculation जैसे अन्य परम्परागत तकनीकों के द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है कि एक उच्च controllability साथ monolayers में बयान nanosheet सक्षम बनाता है। 11 बहरहाल, टोंटी बीज परत की पूर्णता की डिग्री में है। बड़े क्षेत्रों पर उच्च फिल्म गुणों कार्यात्मक उपकरणों में और तिथि करने के लिए विश्वसनीय आवेदन के लिए आवश्यक हैं, यह लक्ष्य प्राप्त नहीं किया गया है। साथ nanosheets जमा करने के लिएउनके में विमान अभिविन्यास नियंत्रित करने के लिए एक सही कवरेज और बेहतर भी क्षेत्र में मुख्य चुनौतियां हैं। फिर भी, कला की वर्तमान स्थिति पहले से ही अनुसंधान के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण उपकरण साबित हो गया है।

Acknowledgments

इस काम के लिए आर्थिक रूप से एक Vidi अनुदान के माध्यम से वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए नीदरलैंड संगठन (NWO) द्वारा और शीर्ष और गूंज कार्यक्रमों के ढांचे में वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए नीदरलैंड संगठन (NWO-सीडब्ल्यू) की रसायन विज्ञान डिवीजन द्वारा समर्थित है।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
tetra-n-butyl ammonium hydroxide (40 wt% aq) Alfa Aesar L02809 corrosive
Langmuir Blodgett setup (include trough, barriers, Wilhelmy plate, frame etc.) KSV NIMA see catalogue behind link for multiple options http://www.ksvnima.com/file/brochures-2/ksvnimallbaccessoryandmodules
23-8-2013.pdf
Buffered hydrogen fluoride (NH4F:HF = 87.5:12.5) Sigma Aldrich 40207 Hazard statements: H301-H310-H314-H330, precautionary statements: P260-P280-P284-P301 + P310-P302 + P350-P305 + P351 + P338
NaOH (reagent grade) Sigma Aldrich S5881  Hazard statements: H290-H314, precautionary statements:  P280-P305 + P351 + P338-P310 , product purchased as pellets, the 12 and 1 M solutions should be made from these pellets.
Tube furnace (Barnstead 21100) Sigma Aldrich Z229725
STO and DSO substrates CrysTec GmbH, Germany www.crystec.de, size used 5 x 5 x 0.5 mm3

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Dral, A. P., Dubbink, D., Nijland, M., ten Elshof, J. E., Rijnders, G., Koster, G. Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films. J. Vis. Exp. (94), e52209, doi:10.3791/52209 (2014).

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