Мы производим металла/LaAlO3/SrTiO3 гетероструктур с помощью комбинации импульсных лазерных осаждения и в situ магнетронного распыления. Через магнитотранспортные и на месте Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия эксперименты исследуется взаимодействие между электростатического и химические явления газа квази двумерных электронов, образованная в этой системе.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Рост и электростатической/химические свойства металлов/LaAlO3/SrTiO3 гетероструктурах
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Системы квази 2D Электрон (q2DES), которая формирует на стыке между LaAlO3 (Лао) и SrTiO3 (STO) привлекла много внимания со стороны сообщества электроника оксид. Одной из особенностей его визитной карточкой является наличие критической Лао толщиной 4 блок клеток (uc) для межфазного проводимости выйти. Хотя электростатического механизмы были предложены в прошлом, чтобы описать существование этой критической толщины, важность химических дефектов были недавно акцентировал. Здесь мы описываем рост металла/Лао/STO гетероструктур в ультра-высокого вакуума (СВВ) кластерной системы импульсного лазерного осаждения (для расти LAO), магнетронного распыления (выращивать металла) и Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS). Мы изучаем, шаг за шагом, формирования и эволюции q2DES и химического взаимодействия, которые происходят между металлом и ЛАОССКОЙ/STO. Кроме того эксперименты магнитотранспортные пролить свет на транспорте и электронных свойств q2DES. Эта систематическая работа не только демонстрирует способ для изучения электростатического и химическое взаимодействие между q2DES и его окружающей среды, но также открывает возможность для пара многофункциональный укупорки слои с богатым физики, наблюдается в двумерной электронных систем, позволяя производство новых типов устройств.
Введение
Квази 2D электронных систем (q2DES) широко используется как площадка для изучения множества низкоразмерных и квантовых явлений. Начиная от семенных бумаги на системе3 /SrTiO3LaAlO (Лао/STO)1, всплеск различных систем, использующих новые межфазного электронных фазы были созданы. Сочетание различных материалов привело к открытию q2DESs с дополнительными свойствами, например перестраиваемый спин электрического поля поляризации2, чрезвычайно высоким электрона подвижности3 или сочетании Сегнетоэлектричество явления4. Хотя огромное тело работы была посвящена....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Примечание: Все 5 шагов, описанных в настоящем протоколе можно приостановить и перезапустить в любое время, с одно условие, что образец хранится под высоким вакуумом из шага 3.4 через 5.
1. STO(001) субстрата прекращение:
- Заполните ультразвуковой очистки (с датчика 40 кГц) с водой и нагреть до 60 ° C. Заполните стакан боросиликатного стекла с помощью ацетона. Независимо от размера стакан, не забудьте заполнить его с по крайней мере 20% от его максимальной громкости, чтобы хорошо погруженной субстратов.
- Место вне коробки микс завершенной односторонняя полированный (001)-ориентированный STO одиночн кристалл ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Полный экспериментальная система, используемая для роста и характеристика показан на рисунке 2. Наличие различных установок, связанных в свв через камеру распределения настоятельно рекомендуется для обеспечения того, чтобы на поверхности образца после каждого процесса роста остается нетронутой. Подробно описаны также PLD камеры (рис. 3), магнетронного распыления (рис. 7) и XPS камеры (
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Во время завершения субстрата одно должно быть крайне осторожными с погружаясь время в раствор HF. Мы наблюдали под и над etched поверхностей различной просто 5 s по оригинальному рецепту. Кроме того наблюдается зависимость между размер шага субстрата и погружаясь время. Для небольших размеров, шаг (менее 100 Нм) погружаемой 30 s может привести к чрезмерной травления, несмотря на то, что после отжига процедура может быть достаточно, чтобы надлежащим образом восстановить поверхность. Из-за рисков использования ВЧ на основ.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы не имеют ничего сообщать.
Благодарности
Эта работа получила поддержку от ERC консолидатором Грант #615759 «Мята», региона Иль де Франс DIM «Oxymore» (проект «NEIMO») и НРУ проекта «NOMILOPS». Х.Н частично поддержали программы Core и Core EPSRC-JSP-страницы, страниц JSP субсидий для научных исследований (B) (#15 H 03548). А.с. была поддержана Deutsche Forschungsgemeinschaft (Хо 53461-1; докторантура стипендий для а.с.). D.C.V. Спасибо французского министерства высшего образования и научных исследований и CNRS для финансирования его докторской диссертации. И.с. благодарит Университет Париж-Сакле (д ' Аламбер программы) и CNRS для финансирования его пребывания в CNRS/Thales.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Импульсное лазерное осаждение | SURFACE | PLD Рабочая станция + кластерная система | |
| KrF Эксимерный лазер | Когерентный | Compex Pro 201F | |
| Отражение высокоэнергетической электронной дифракции (электронная пушка) | R-Dec Co., Ltd. | RDA-003G | распространяется в Европе компанией SURFACE. |
| Отражательная дифракция высокоэнергетических электронов (ПЗС-камера) | k-Space Associates, Inc. | kSA 400 | |
| Переменный аттенюатор лазерного луча | Metrolux | ML 2100 | |
| Эксимерный лазерный датчик | Когерентный | J-50MUV-248 | |
| LaAlO3 мишень | CrysTec | Монокристаллическая мишень | |
| SrTiO3 подразделяется на | CrysTec | Несколько разных размеров. Возможность заказа TiO2 прекращена. | |
| Буферизованная HF кислота | Technic | BOE 7:1 | буферизованная фтористоводородная кислота = BOE 7:1 (HF : NH4F = 12,5 : 87,5%) в СБИС-качество. |
| Серебряная паста | DuPont | 4929N | токопроводящая серебряная композитная. |
| Ультразвуковой очиститель | Bransonic | 12 | Ультразвуковая очистка ванны |
| трубчатой печи | AET Technologies | Печь для термообработки Стакан | |
| боросиликатного стекла | VWR | 213-1128 | Iow форма |
| Стакан из ПТФЭ Стакан | Dynalon | ПТФЭ | |
| Держатель подложки "Ковш | Eberlé | Изготовленный на заказ ковш | |
| Магнетронное распыление | PLASSYS | Система распыления | 5 камер для целей. |
| Металлическая мишень Neyco | S.A. | Чистота > 99,9% | |
| рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии | Omicron | Специальная система | |
| Источник рентгеновского излучения | Omicron | DAR 400 | Twin Anode X-Ray. |
| Анализатор энергии | Omicron | EA 125 | |
| Атомно-силовая микроскопия | Bruker | Innova AFM | |
| Атомно-силовая микроскопия | Зонды Olympus | OMCL-AC160TS-R3 | Микроконсоли |
| Проволочное соединение | Kulicke & Soffa | 4523AD | |
| PPMS | Quantum Design PPMS | Dynacool | 9 T магнит. |
Ссылки
- Ohtomo, A., Hwang, H. Y. A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Nature. 427, 423-426 (2004).
- Stornaiuolo, D., et al. Tunable spin polarization and superconductivity in engineered oxide interfaces. Nat. Mater. 15 (....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
