Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Рост и электростатической/химические свойства металлов/LaAlO3/SrTiO3 гетероструктурах

doi: 10.3791/56951 Published: February 8, 2018

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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 разгадать создание и манипулирование этих систем, несколько экспериментов и методы показали противоречивые результаты, даже в довольно аналогичных условиях. Кроме того необходимо правильно понять, что физика на играть5,6,7было найти баланс между электростатического и химического взаимодействия.

В этой статье, мы тщательно описывают рост различных металлов/Лао/STO гетероструктур, используя комбинацию импульсных лазерных осаждения (PLD) и в situ магнетронного распыления. Затем чтобы понять влияние различных условий на поверхности в похоронен q2DES на интерфейсе ЛАОССКОЙ/STO, электронной и химической исследование выполняется, транспорта и электронной спектроскопии экспериментов.

Поскольку несколько методов были ранее использованы расти кристаллический Лао на сто, выбор методов соответствующих осаждения является важным шагом для изготовления высококачественных оксидных гетероструктур (помимо возможной стоимости и времени ограничивает). В PLD интенсивный и короткого лазерного импульса попадает в цель нужного материала, который затем удаленной и получает на хранение на подложке как тонкая пленка. Одним из основных преимуществ этой методики является способность надежно передавать фильм, ключевым элементом для достижения желаемого этап формирования стехиометрии целевого объекта. Кроме того возможность выполнения огромное количество сложных оксидов, возможность иметь несколько целей внутри камеры на же время (слой за слоем роста (мониторинг в режиме реального времени с помощью отражения дифракции электронов - RHEED) позволяя рост различных материалов, не нарушая вакуум) и простота установки делает эту технику, одним из наиболее эффективных и универсальных.

Тем не менее другие методы, такие как эпитаксия молекулярного луча (MBE) позволяют роста даже более высокого качества эпитаксиального роста. Вместо объекта конкретного материала, в MBE каждый конкретный элемент является сублимированная направлении субстрата, где они реагируют друг с другом в форме четко определенных атомных слоев. Кроме того отсутствие высокоэнергетических видов и более равномерное энергии распределения позволяет изготовление чрезвычайно острый интерфейсы8. Этот метод является, однако, гораздо более сложным, чем PLD, когда речь заходит к росту оксидов, так, как она должна быть выполнена в ультра-высокого вакуума условия (так что длинный означает свободный путь не уничтожается) и в целом требует больших инвестиций, расходов - и значительных. Хотя процесс роста, используемый в первой публикации Лао/STO PLD, образцы с похожими характеристиками выросли MBE9. Стоит также отметить, что Лао/STO гетероструктур выращенных с использованием распыления10. Хотя атомарным образом резким интерфейсы были достигнуты при высоких температурах (920 ° C) и давления высокой кислорода (0.8 мбар), межфазные проводимости не была достигнута.

Для роста укупорки слои металла мы используем магнетронного распыления, как она обеспечивает хороший баланс между качеством и гибкость. Другие методы химическое парофазное осаждение на основе однако могут быть использованы для достижения аналогичных результатов.

И наконец сочетание методов транспорта и спектроскопия, показал в этой статье является примером систематический способ проверки как электронных, так и химических взаимодействий, подчеркивая важность проверка различные подходы в полной мере понять Многие черты этих типов систем.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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:

  1. 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.
    1. Место вне коробки микс завершенной односторонняя полированный (001)-ориентированный STO одиночн кристалл субстрат (2 55 мм в боковой размер, 0.5 мм в толщину, miscut угол между 0,01 ° и 0,02 °) внутри боросиликатного стекла стакан.
    2. Sonicate субстрата в ацетоне на 3 мин сухой субстрат с помощью продувочного пистолета азота с рабочим давлением 5 бар.
  2. Повторите эту процедуру шаг 1.1, но с использованием изопропиловый спирт и затем деионизированной водой.
  3. Место чистой подложки в держатель образца из поливинилиденфторида, PVDF, с фигурой «Медведица»(рисунок 1). Заполните второй стакан боросиликатное стекло (рис. 1б) с запуском деионизированную воду.
    Примечание: Стакан должно быть достаточно большим, чтобы держатель образца помещается в нем.
  4. Место субстрата в держатель образца.
  5. Ношение надлежащей защиты, заполнить стакан (рис. 1б), как правило, сделаны из пористого политетрафторэтилена, PTFE, около 20% от его максимальной громкости, с буферизацией Фтористоводородная (HF) раствором (HF:NH4F = 1:7). Используйте примерно стакан же размер, который используется в шаге 1.3.
  6. Опускайте держателя образца в ВЧ для ровно 30 s и немедленно переместить его в дейонизированной проточной водой, чтобы остановить любые последующие химических реакций. Агитируйте слегка.
  7. После 2 минут удалите держателя образца из обессоленной воды. Возьмите субстрата и высушить его с пистолетом удар азота.
    Примечание: Более подробную информацию можно найти в Кавасаки рецепт11.
    Осторожностью: ВЧ решение, используемое весьма агрессивных и ядовитых. Всегда выполнять манипуляции и утилизации подержанных ВЧ решений в соответствующих рабочих средах. Симптомы отравления после контакта с часть тела может начать быть виден до один день после воздействия и может не привести к боли в первые несколько часов. Это также можно использовать альтернативный прекращение процесса, основанный на3 Кислотный раствор HCl-HNO12 или рецепт бескислотной прекращение13.
  8. Вставьте основание в трубчатая печь (рис. 1c) при 20 ° C. Установить печь парциальное давление примерно 1 атм кислорода. Рамп температуру до 1000 ° C со скоростью до 20 ° C/мин отжига подложек на 3 часа при температуре 1000 ° C. После 3 часов дайте остыть образца до 20 ° C. Удалите подложку. Закройте источник кислорода.
  9. Повторите шаг 1.1 удалить последующих поверхностных загрязнений, способствует при отжиге.

2. Подготовка целевой Лао одиночн кристалла:

  1. Механически польский целевой ЛАОССКОЙ одиночн кристалл (1-дюймовый диаметр), аккуратно с помощью наждачной бумаги и изопропаноле решения как смазка. Высушите его с помощью продувочного пистолета азота.
  2. Установите цели в карусели.
    Примечание: Будьте уверены, что карусель позволяет вращение цели.
  3. Вставьте Карусель в зале loadlock (рис. 2). Пусть цели Дега в вакууме, при этом постоянно накачки камеры (пока он не достигнет давления в диапазоне 10-8 мбар). Передача Карусель в палату PLD (рис. 3 и ). Подождите, пока базовый давления находится в диапазоне 10-9 мбар.
    Примечание: В отсутствие loadlock палаты и в вакууме передачи системы, стандартное время ожидания базового давление может серьезно пострадать.
  4. Осмотрите лазерной энергии с помощью эксимерного лазера энергии метр. Для этого, используйте прямоугольной щели (6 мм х 16 мм) и внешней аттенюатора сразу после лазерного источника для модуляции форму и энергии пучка (рис. 4 и 4b). Место энергии метр пути лазерного луча, между второй объектив сходящихся и кварцевые окна. Затем стрелять лазером в произвольной частоты и читать с помощью энергии метр энергии.
  5. Набор энергии, чтобы быть таким же (или немного выше), который используется во время роста (шаг 3.12).
    Примечание: Абсолютные значения лазерной энергии может варьироваться в зависимости от геометрии установки. Однако, для ЛАОССКОЙ целевых абляции, использовать лазер Флюенс около 1 Дж/см2 (Флюенс = область энергетики/пятна). Кроме того, использование импульсного KrF лазер длиной волны λ = 248 Нм, с характерным импульса длительностью 25 НС и управляется как минимум 21 кв (для улучшения пульс пульс воспроизводимость).
  6. Вращайте ЛАОССКОЙ целевой около 10 об/мин (с помощью вращения платформы карусель, где установлен целевой).
    1. Адаптировать целевой скорости вращения до размера пятна и лазерные частота повторения, чтобы избежать двух последовательных перекрывающихся выстрелы, потенциально ведет к некоторым локального перегрева или таяния целевого объекта и последующего от стехиометрии. Визуальный описание приводится на рисунке 4c.
  7. Вставьте кислорода в камере, пока не будет достигнуто парциального давления кислорода 2 x 10-4 мбар. Удаление счетчиков электроэнергии. Предварительно удалять ЛАОССКОЙ цели на 3 или 4 Гц для 20000 импульсов.
    Примечание: Лазер следует настроить таким образом, чтобы угол между балкой и целевой 45° (рис. 4d). Это относительно длительного абляции ЛАОССКОЙ одноцелевой было установлено иметь решающую роль в ЛАОССКОЙ/STO-образец воспроизводимость.

3. PLD рост:

  1. Выполните проверку атомно-силовой микроскопии (АСМ) ранее прекращено STO поверхности субстрата для проверки прекращения, морфология и чистоты (рис. 5).
  2. С помощью серебряная паста, клей субстрата, с поверхностью прекращено, указывая вверх, чтобы держатель образца. Хотя не важна ориентация субстрата, будьте уверены, что она помещается в центре держателя(рис. 6).
  3. Тепло его до около 100 ° C на 10 минут, так что растворитель испаряется и паста твердеет (для оптимального термально кондукция). Держателя образца, дайте остыть.
  4. Вставьте держатель образца внутри loadlock. Использование arm в пределах кластера, передачи держателя образца в XPS камеру для анализа кислорода, углерода и титана пиков (см. шаг 5 для получения более подробной информации).
  5. Передача держателя образца в PLD камеру, с подложкой, вниз к Лао цели (Рисунок 6b).
  6. Вставьте кислорода в камере достичь парциального давления кислорода 2 x 10-4 мбар. Повышение температуры держателя образца до 730 ° C (при 25 ° C/мин).
  7. С помощью светоотражающих высокой энергии электронно дифракции (RHEED), выравнивание электронного пучка на выпас угол (между 1° и 3°) с поверхности субстрата, так что дифракции пятна наблюдаются на экране фосфора. В режиме реального времени контролировать интенсивность каждое пятно с помощью CCD камеры и изображений программное обеспечение для анализа. Использовать источник напряжения 30 кв и ток 40 МКА.
  8. Поместите держатель образца 63 мм от цели.
    Примечание: Цель субстрат расстояние может потребовать некоторой степени оптимизации в зависимости от геометрии PLD установки используется.
  9. Стреляйте лазером для калибровки энергии, чтобы оно соответствовало примерно 1 Дж/см2 (таким же образом, как и шаг 2.4). Опять же используйте прямоугольной щели (6 мм х 16 мм) и внешней аттенюатора сразу после выхода лазер для модуляции форму и энергии пучка (рис. 4 и 4b).
  10. Установите частоту лазера 1 Hz. остановку стрельбы лазера и удалить метр энергии.
  11. Начало вращения ЛАОССКОЙ целевой (так же, как шаг 2.6). Инициируйте колебания RHEED чтения. Подождите, пока она стабилизируется.
  12. Начните съемки лазер. Наблюдать за шлейфа (рис. 6c) и RHEED колебания (рис. 6d). Остановите лазер на вершине одного из колебания в зависимости от желаемой толщины.
    Примечание: Помните, что каждый колебаний представляет одну ячейку блока (uc) выросла. Для целей этого эксперимента растут 1 и 2 uc для транспорта и спектроскопические эксперименты, соответственно.
  13. После роста закончена, выключения RHEED пистолет и перейти к шагу после отжига.
    Примечание: После отжига шаг делается сразу после завершения роста.
    1. Чтобы начать после отжига, увеличение парциального давления кислорода в камере от 2 x 10-4 мбар (рост давления) до 1 x 10-1 мбар и снижению температуры держателя образца от 730 ° C (температура роста) до 500 ° C.
    2. После стабилизации температуры и давления, ввести статический кислорода парциальное давление около 300 мбар, сохраняя температуру держатель образца при 500 ° C. Оставьте образец в этих условиях для 60 мин.
  14. Охлаждения образца при 25 ° C/мин при сохранении его в том же парциального давления кислорода, до тех пор, пока он достигнет комнатной температуры.
  15. Передать образец зале XPS для изучения возможных валентности изменений в пик титана или относительная концентрация La/Al (см. шаг 5 для получения более подробной информации).
  16. Убедитесь, что поверхность ЛАОССКОЙ нетронутой, передавать образец в вакууме распыления палате (Рисунок 7), который хранится на все времена при давлении в диапазоне 10-8 мбар.
    Примечание: Выполняя эти эксперименты ex situ приведет к накоплению углерода и воды на поверхности, которая в конечном итоге приводит к изменили результаты.

4. магнетронного распыления из металлических достижимую:

Примечание: В зависимости от желаемого металла, такие параметры, как Ar давления, осаждения течений и цель субстрат расстояния могут немного отличаться. Рекомендуется оптимизировать каждый процесс осаждения в зависимости от геометрии распыления установки используется. Следующая процедура описывает осаждения 3 Нм Co.

  1. Поместите образец с поверхностью, обращенной к цели.
  2. Вставьте чистый Ar внутри камеры напыления для достижения атмосферы о 4.5x10-4 мбар (около 100 sccm).
  3. Расположите субстрата (Лао/STO) около 7 см от целевого Co.
  4. С затвор закрыт, нарастить ток до около 100 мА (36 W) так, что плазма воспламенена.
  5. С стабильный плазма (рис. 7б), снизить ток 80 мА (осаждение текущий), а также приток Ар 5.2 sccm. Убедитесь, что плазме остается стабильной.
  6. Предварительно распыления целевой Co для около 5 мин для удаления окисленной слой, которые могут быть сформированы на ее поверхности.
  7. С образцом при комнатной температуре открыть затвор и депозит за 25 s. Закрыть затвор заключить осаждения.
    1. Для транспорта экспериментов, депозит последующих укупорки слой около 3 Нм Аль (поверхность которого пассивирует, образуя защитный слой AlOx под воздействием воздуха) для предотвращения окисления металлической подстилающего слоя.
      Примечание: Темпы роста не измеряется непосредственно внутри камеры. Чтобы сделать это, растут различные образцы с различными осаждения раз при использовании тех же параметров. Затем измерьте толщину каждого образца с помощью рентгеновской рефлектометрии. Выполните эту процедуру один раз для каждой металлические цели используется.
  8. Рампа ток до нуля, закройте источник Ar и насосные камеры.
  9. Передача еще раз держателя образца палату XPS (рис. 8) для проверки изменения возможности Валенсии на уровне 2 p Ti, а также возможного окисления в интерфейсе металла/Лао (см. шаг 5 для получения дополнительной информации).

5. в Situ Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия:

  1. Поместите образцы с поверхности нормальное соответствие параллельно оси анализатор электрона (Рисунок 8b).
  2. Подход рентгеновская пушка как можно ближе к образцу (Избегайте механический контакт между концом пистолет и держателя образца для предотвращения повреждения) и включите его.
    1. В этом эксперименте используйте источник Mg Kα с энергией возбуждения 1253.6 eV. Установите накаливания для достижения выбросов ток 20 мА на анодного напряжения 15 кв. Что касается анализатор электронно оптических выберите входной щели 2 мм в диаметре и выхода щели с прямоугольной формы 5 x 11 мм.
      Примечание: Обратитесь к руководству XPS установки, используемые для получения информации о максимальной выбросов токов и напряжений анода. Кроме того размер вход и выход скользит может отличаться для других конкретных установок. Если анализатор имеет различные характеристики, выберите прорези в способ избежать слишком высокой интенсивности в блоке подсчета электрона.
  3. После включения рентгеновская пушка, убедитесь, что камера находится в условиях ультра-высокого вакуума (10-10 мбар диапазон). Собирать исследование спектров (между 0 и 1200 eV binding энергия) с выбранным шагом 0,05 эВ, время задержки 0.5 s, проход энергии между 30 и 60 eV и режим адекватного объектив для достижения возможного наименьший размер пятна. Задайте значения в зависимости от резолюции предназначены.
    1. Найдите положение соответствующих вершин (Рисунок 8c). Для совершенствования статистики измерить каждый пик несколько раз и средние спектры собраны.
  4. Анализ спектров, с использованием надлежащих XPS обработки программного обеспечения.
    1. Чтобы определить электроны от данного перехода, определите энергетический диапазон, который включает пик для анализа.
    2. Создание соответствующей кривой (обычно Ширли фон14) и вычесть его из исходных данных.
    3. С помощью библиографические ссылки15, найдите возможных вершин, составляющих измеренных пик. Уделять особое внимание сдвига расстояния и относительной интенсивности для различных пиков.
      Примечание: Более глубокий взгляд на собранные данные XPS приводится в разделе «Представитель результаты», а также ссылка7.

6. магнитотранспортные эксперименты:

  1. Используя ультразвуковой клин Склеивание машины, проволока Бонд металла/Лао/STO образца с Аль или Au провода связаться похоронены интерфейс ( Рисунок 9).
    Примечание: Выберите соответствующее расстояние клин образец, силы и время, в зависимости от установки используется и тип транспорта измерения держателя.
  2. Используйте геометрию 8-провод (4 в Ван дер Pauw - канал 1 - и 4 в зале геометрии - канал 2-). Чтобы сделать это, начните, обратившись в один из каналов транспорта измерения держателя на четырех углах образца в Ван дер Pauw геометрии. Затем обратитесь второй канал для контактов, ранее сделано в примере (Рисунок 9b).
  3. Проверьте, если контакты являются хорошими путем измерения сопротивления с мультиметром. Для обеспечения единообразного образца, убедитесь, что сопротивление измеряется в различных направлениях примерно то же самое, так что ван дер Pauw R100≈R010 условие.
    Примечание: Если R100 и R010 значительно отличаются, Ван дер Pauw измерения должны выполняться в обоих направлениях (после ссылка16). Предыдущие исследования доклад свойства сильный анизотропного электрического транспорта в ЛАОССКОЙ/STO17.
  4. Установите держатель в транспортные установки.
    1. Измерить сопротивление (канал 1) до 2 K.
    2. При низкой температуре мера последовательно магнетосопротивление (канал 1) и эффект Холла (канал 2) путем сдвига внешней и перпендикулярно магнитное поле (от -9 до 9 Т), источники тока обычно 10-100 МКА для металла/Лао/STO образцов.
    3. Повторите шаг 6.4.2. 5 K, 10 K, 50 K, 100 K, 200 K и 300 K, для того чтобы наблюдать эволюцию магнетосопротивление с температурой.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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 (рис. 8). Дополнительная информация о оптического пути в PLD установки отображается в Рисунок 4 и 4b (адаптировано из ссылка18). Мы отмечаем, что условия, обсуждались в протоколе для каждого метода может меняться в зависимости от точной геометрии каждой палаты, тип задач, используемых или тип оборудования.

Мы подтвердили атомарным образом плоской и чистой поверхности сто, перед началом экономического роста с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ), как показано на рисунке 5. «Шаг и терраса» как структура с единицей ячейку Шаг высота проявляется из-за miscut угол по отношению к ориентации (001) плоскости. Все образцы были выращены на подложках с шагом размером около 250 Нм (для miscut угол от 0,01 до 0,02 °) и высотой шаг между 2,5 и 5 Нм. Лао и металлических пленок воспроизвести поверхности морфология слоев внизу, как показано на рис. 5b.

Во время роста PLD шлейф генерируется через процесс аблировать видов от целевого объекта к подложке, как показано на рисунке 6c. Для парциального давления кислорода 2 x 10-4 мбар шлейфа имеет светло-фиолетового цвета и не очень яркий. Обратите внимание, что интенсивность и цвет шлейфа зависят от давления кислорода, Флюенс и типа целевого материала используется. Изменяя Флюенс ранее было показано для изменения La/Al Катионный отношение, которое может в конечном итоге привести к модуляции межфазного проводящих свойств19,20. Кроме того мониторинг RHEED используется для обеспечения роста слой за слоем. Типичные RHEED данных показано на рисунке 6d 2 роста uc Лао на сто.

XPS анализ субстрата голые STO позволяет нам подтвердить фактическое отсутствие дополнительных функций пик кислорода, обычно присутствует благодаря прилагаемый воды и молекул водорода (рис. 8d), а также в очень небольшое количество адсорбированных углерода . Процесс нагрева, обычно используется во время роста PLD удаляет/уменьшает эти функции. Анализ образца Лао/STO показывает внешний вид Ла и Аль пиков и уменьшение дополнительного интенсивности Ti и Sr пиков, вследствие затухания, представленный фильм ЛАОССКОЙ. Обратите внимание, что Аль пики наблюдаются вряд ли от обследования сканирования, так как только 1 uc Лао был сдан на хранение. Наконец XPS анализ выполняется после осаждения металла показывает ясно затухания всех вершин из ЛАОСА/STO. Как мы обсуждаем вперед, анализ пиков, связанные с наплавленного металла дает нам информацию относительно его степень окисления. Все обследования спектры имя отображаются в рисунке 8c.

Транспортные эксперименты при низкой температуре (2K) с помощью геометрии 8-провод (4 провода для поперечной измерений) и 4 проводов для зала измерений, как показано на рисунке 9 и . Измерения показывают разительно отличается поведение в зависимости от металлических укупорки слой выбран. Lao(2 UC)/STO образцы ограничен с благородными металлами или Au, Pt, Pd показан трассировку линейной холл с изменением в сопротивление несколько десятков mΩ свыше 9 T (рис. 9c). Однако, подобные образцы ограничен с химически активных металлов, таких как Ti, Ta, Co, Ni80Fe20 и Nb (2,5 Нм) показал подписи 2DES, а именно S-образный Холл следы (Рисунок 9d). Мы делаем вывод, что с точки зрения транспорта, ЛАОССКАЯ/STO образцы ниже 4 критических толщина uc (которые в обычных условиях изоляционные) образуют межфазного q2DES если реактивный металл добавляется на вершине. Укупорки с благородными металлами приводит к изоляции интерфейса, где только слоя металла обнаружения (см. Рисунок 9c и врезные Рисунок 9d). Действительно эти результаты согласуются с теоретическое предсказание на аналогичные гетероструктур21. Они также, похоже, поддержку, что для металлов с более низких рабочих функций (φ) электрона передачи к сто благоприятствования, который объясняет, почему для Au ограничен образцов, нет не 2DES обнаружено, но для Co и Ta ограничен перевозчик плотность примерно 3 x 1013 и 4 x 1013 см-2 (Обратите внимание, что Φта< ΦCo< ΦAu) более глубокий анализ этой транспортных данных можно найти в разделах методы ссылка7.

Хотя, электростатических подход, как представляется, полностью описать эту систему, химических реакций должна рассматриваться22,23,24. Сдав Высокореактивная металла, такие как Ta на ЛАОССКОЙ/STO, кислорода, как правило, диффузный направлении металла, так что она начинает окисляться. С XPS точки зрения (Рисунок 10), видны две вещи: во-первых, появляются различные вершины оксид Ta (рис. 10b) и металлический функция Ta (полностью или частично) подавляется; Во-вторых благодаря диффузии кислорода наружу, вакансии кислорода образуют на поверхности перовскита, так что электроны выпускаются с решеткой. Ti атомы в STO затем возможность провести некоторые из этих электронов, таким образом образуя q2DES. Следовательно состояние валентности Ti изменяется от 4 + 3 + какие порождает дополнительную функцию на нижней стороне binding энергия Ti пик (см. рис. 10c и 10 d). Анализ этой Ti3 + функция затем могут быть соотнесены с количество носителей в q2DES25.

Угол зависимых исследования также может предоставить ценную информацию о глубине профиля. Если электрон взлета угол 90° (поверхности нормальной параллельно с осью анализатор электрона) то зондируемой максимальный объем. Когда угол взлета уменьшается (наклонной образец) электронов из той же глубины будет путешествовать больших расстояний, чтобы измерить общий объем уменьшается. Угол зависимых исследование отображается на вкладке Рисунок 10d. Обратите внимание, что, изменив угол от 0° до 50° примерно той же интенсивности3 + Ti наблюдается, что означает, что q2DES район простирается более, XPS максимальная глубина зондирования (из о 5 Нм). Эти результаты ясно показывают важность резервного транспорта эксперименты с спектроскопия и наоборот. Для более подробной информации об анализе обратитесь к ссылка7.

Figure 1
Рисунок 1 : Материалы, используемые для прекращения субстрата STO. (a) PTFE стакан для ВЧ и боросиликатного стекла стакан для деонизированной воды. (b) PVDF держатель образца с форму «ковш». Обратите внимание, что оба мензурки должны быть достаточно большим, чтобы ковша вписывается в них. (c) трубчатая печь для отжига субстраты после окончания. Три термостаты контролировать температуру в трех различных позициях печи. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 : Полная настройка. Все настройки, включая лазерный импульсный осаждения камеры, магнетронного распыления и Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, соединены через кластер, который позволяет для передачи образца не нарушая вакуум (10-9 мбар диапазон). Образец вставлен в loadlock и клапан, который соединяет его в кластер открыт. Руки расположены внутри кластера затем сможет подобрать образца и переместить его в любой из упомянутых установок. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 : Система импульсного лазерного напыления. (a) внешней камеры PLD. Хотя не видно, люминофора экрана и камеры используются для контроля за RHEED дифрагированных электроны находятся позади камеры, в соответствие с RHEED пистолет. (b) интерьер палаты PLD. В то же время целевой Карусель позволяет хранения 5 различных целей внутри камеры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4 : Оптика для системы PLD. (a) луч выходит из лазера и сразу же уменьшается в размерах через щель. Переменный аттенюатор позволяет элементу управления энергии пучка не меняя параметры лазерного источника. Затем два сходящихся линзы используются для сфокусировать луч на цель. (b) подробный эскиз оптического аппарата (изменение от ссылка18). (c) чтобы избежать двух последующих выстрелов на том же месте, который может привести к перегреву целевой, целевой вращение запрограммирован так, что он соответствует шаблону показали. Лазер начинается с разрушающимся внешним кривой (путь № 1). После делать половину вращение (90°) она по-прежнему удалять вдоль пути номер 2. После еще 90° она движется к пути число 3 и так далее. В конце пути номер 6 она восходит к пути номер 1. (d) лазерной абляции, выступал на 45 °, генерирует шлейфа, который расширяет перпендикулярно к целевому объекту. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5 : Атомно-силовой микроскопии () STO субстрата используется для роста (b) Co (2нм) / LAO(2 uc)/STO образца. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6 : Рост Лао ультра-тонких пленок () STO субстрата монтируется на субстрат держатель с серебряной пасты. (b) интерьер палаты PLD. Инфракрасный лазер используется для локального обогрева задней стороне держателя образца. x и y позиционирование осуществляется посредством ручки на внешней стороне камеры. (c) характерный шлейфа, образовавшихся после аблировать целевой ЛАОСА с одного луча импульса, в 2 x 10-4 мбар кислорода. (d) типичный RHEED колебаний и дифракции пятна. Для обеспечения согласованности, мониторинг всегда выполняется на (0-1) дифракции пятно, расположенный внутри желтой пунктирной коробки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 7
Рисунок 7 : Магнетронного распыления системы. (a) внешней камеры напыления. (b) интерьер камеры напыления. AR атомы ускорен к металлической мишени, расположены внутри показано цилиндра и монтируется на источник постоянного тока магнетрон, следовательно генерации плазмы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 8
Рисунок 8 : Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия системы. (a) внешней камеры XPS. Излучаемый электронов войти передачи объектив анализатора. Они есть, отсталых/ускоренного соответствовать анализатор проход энергии перед входом анализатор самого и наконец будучи собиранными детектор электронов. Сигнал preamplified отправляется оптический приемник до достижения усилителя и компьютер. (b) интерьер палаты XPS. Рентгеновская пушка может быть втянута разрешить позиционирования держателя образца. (c) типичный обзор проверки голые STO субстрат, LAO(1 uc)/STO и Co/LAO(1 uc)/STO. Обратите внимание на эволюцию пиков. Ti и Sr пиков постепенно ослаблять как увеличение толщины верхнего слоя. Ла и едва видны вершины Аль появляются после Лао роста. Добавление ультра-тонкий слой (3 Å) Co быстро ослабляет всех других пиков. (d) увеличенной O 1s пик (STO субстрата). Обратите внимание, что очень маленький хвост наблюдается на стороне высокого binding энергия пик, сигнализации незначительные адсорбции молекул воды и углерода. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 9
Рисунок 9 : Транспортные свойства металла/Лао/STO гетероструктур. (a) провод склеивание образца в эскизе геометрии 8-провод (4-провод сопротивления холл и 4-Проволока для продольное сопротивление) (b) . Эта геометрия позволяет коллекции зала и магнитосопротивление, последовательно снабжения между двумя каналами, но в одном измерении запуска. Холл сопротивление Rxy как функции прикладной перпендикулярно магнитное поле µ0H LAO(2 uc)/STO образцы ограничен с благородных металлов (c) и (d) химически активных металлов. Врезные показана схема цепи после провод склеивание, где RM и Rq2DES представляют продольное сопротивление и VH, M и VH, q2DES зал напряжения, созданных в каждом слое. Эта цифра была изменена от ВАЗ о.к. и др. 7. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 10
Рисунок 10 : Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия Ta/Лао/STO гетероструктур. (a) схематический набросок измерения выполнены. Фотоэлектронов, испускаемых рентгеновских возбуждения несут информацию о STO ЛАОССКОЙ и металл/Лао интерфейс. (b) та 4f спектры сообщает на уровень окисления металлической укупорки используется. Спектры могут быть установлены исключительно с различными Ta оксид пиков, указав, что 100% слоя металла окисляется на вершине гетероструктуры оксид. (c) арматура вершины Ti 2 p с двумя компонентами, 4 + и 3 +, позволяет нам извлечь Ti3 +/Ti4 + интенсивности соотношение 20%. (d) спектры собраны на Ta/Лао/STO образцов (в красном) на Ti 2 p уровня шоу дополнительные (Ti3 +) плеча на низкой энергии привязки, связанные с дополнительных электронов, размещенных на межфазное Ti атомов. Кроме того Вставка показывает слабые угол зависимость Ti3 + функцию, показывая, что расширение формируется в интерфейсе ЛАОССКОЙ/STO q2DES больше, чем максимальный электрон зондирующего глубины. Эта цифра была изменена от ВАЗ о.к. и др. 7. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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 основе кислот мы также советуем оптимизации прекращение Кислотный раствор3 HCl-HNO12 или технику бескислотной прекращение13 , который должен привести к аналогичные результаты.

О росте Лао, мы рекомендуем использование монокристаллов цели, чтобы избежать возможные преференциальные абляции определенных видов, который может произойти например в керамической/гранульный целей. В нашем случае образцы, выросло с керамической целевой привело изоляционные образцы, скорее всего, из-за от стехиометрии взрослые фильмы20. Шаг до абляции 20000 импульсов, мы описали может показаться слишком долго, однако мы наблюдали, что транспортные свойства чрезвычайно быстро ухудшиться, с видом на этот шаг. Предварительно аблировать с менее 10000 импульсов, неоднократно показали изолирующие Лао/STO интерфейсов. Как и ожидалось от PLD роста мы дополнительно советуют не растут на подложках размером более 10 мм х 10 мм боковой размер. 4-Пойнт электрического зондирования на различных регионах этих 10 x 10 образцов показали незначительные несоответствия вероятно из-за проблем стехиометрии по углам образцы. Мы также отмечаем, что все образцы были выращены с центром шлейфа, выравнивается вертикально с подложкой. Низким содержанием кислорода давление (ниже, чем 10-2 мбар) и из-за низкой цели субстрат расстояние, удаленной видов путешествия в баллистических режим, который также может обосновать, почему Флюенс использованы так резко влияет на свойства отличные проводимость19.

Поскольку измерение энергии лазера осуществляется вне камеры и лазерного входного окна получает покрытием со временем, которое приводит к потере передачи, мы сопровождаем себя вместо ориентации значение частоты постоянного роста. После примерно 15 наросты окно может отличаться до 20 МДж энергии, измеренная вне. Темпы роста оптимизированный для ЛАОССКОЙ оказалась приблизительно 25 клеток импульсы/единица измерения для нашей конкретной PLD процесса роста, эквивалентная (снаружи) энергии около 60 МДж.

RHEED колебания, измеренная во время роста крайне чувствительны к точно позиционировать субстрата. Точно такой же процесс роста может привести к существенные различия с точки зрения RHEED колебания интенсивности. Мы советуем использовать те же параметры позиционирования и зондирующего же дифракционного пятна для каждого роста. Мы выросли все наши образцы, мониторинг только (01) дифракции пятно, так как это будет главным образом показать события упругого рассеяния что электроны проходят на поверхности кристалла, в то время как (00) месте могут нести некоторые нежелательные дополнительной справочной информации Неупругое рассеяние события26. ТЕА изображений показал хорошего единообразию и подтверждено, вместе со стандартной рентгеновской дифракции, соответствующий номер Лао блок ячеек.

Наконец как уже упоминалось во введении, изготовление Лао/STO структур успешно достигнут PLD или MBE. Обе методики требуют высокого уровня оптимизации, однако, мы рекомендуем следующее: MBE должны использоваться, когда качество интерфейса имеет решающее значение для эксперимента, как она обеспечивает высокое качество гетероструктур с большой контроль толщины слоя и очень низкий дефект концентрации8. Тем не менее она обладает медленнее осаждения и включает в себя более крупных инвестиций.

С другой стороны PLD также предоставляет средства для создания высокого качества образцов. Она имеет преимущества Являясь универсальным (в то же время позволяя несколько целевых объектов внутри камеры), экономически эффективных, быстрых (рост может длиться менее 2 мин) и концептуально простой. Поскольку он основан на абляции видов высоких энергий против субстрат это однако может привести к немного больше концентрация дефектов. В качестве примера сравнительное исследование LaNiO3/LaAlO3 гетероструктур выросли на PLD и MBE показан в Ref.27. Обратите внимание, что хотя MBE выполнена перед для осаждения в больших масштабах различных материалов, PLD также рассматривается как возможного кандидата для промышленного применения28.

Относительно распыление осаждения мы подчеркиваем, что различные металлы имеют различные смачивания поведения на вершине оксид субстратов22. Рассмотрите возможность увеличения толщины соответственно для обеспечения полного охвата. Фильмы под несколько Нм толщиной может привести в фильмах, не дошли. Выполняйте SEM характеристика после осаждения для проверки хорошего единообразию.

Замедление темпов осаждения и менее энергичный входящие видов также рекомендуется использовать, тонко контролировать толщины пленки и избежать возможного проникновения в образце распыленных видов. Для этого, один может увеличить расстояние цель субстрат и/или сокращения текущей возбуждения плазмы.

Относительно XPS измерения, поскольку измерения осуществляется на местах, существует нет электрическое соединение между металлического слоя (или q2DES) и держателя образца. Это означает, что зарядка последствия будут серьезными ввиду изоляционный STO субстрата. Поэтому мы рекомендуем не заключать на позиции собранных вершин, поскольку они могут быть перенесены несколько eV. Известно также, что металлы, как правило, экран электроны достаточно эффективно, так что 1 металлический укупорки Нм уже могут препятствовать зондирующего другие похоронили слои. Дополнительную плату компенсации пистолет наводнение могло бы помочь избежать пик ветра и деформации. В нашем случае деформации пик был незначительным, поскольку мы использовали не монохроматический источник рентгеновского излучения, обеспечивая достаточно вторичных электронов.

Угол зависимых исследования также может предоставить ценную информацию о глубине профиля. Если электрон взлета угол 90° (поверхности нормальной параллельно с осью анализатор электрона) то зондируемой максимальный объем. Когда угол взлета уменьшается (наклонной образец) электронов из той же глубины будет путешествовать больших расстояний, чтобы измерить общий объем уменьшается. Затем одна возможность, например, оценить толщину q2DES через валентности государства зависит от глубины анализа, как ранее было показано для ЛАОССКОЙ/STO гетероструктур25.

Мы также обратить внимание на дополнительные пики, видели в спектрах обследования. Если размер выборки меньше чем обнаруженных области анализатор электрона, следов серебра вставить на границах образца и видов, хранение на владельца субстрат, таких как Ла или Al, собираются. Обратите внимание, что эти виды в некоторой степени, страдают различными зарядки эффекты, которые например приведет к появлению двойной пик функций. Это может быть легко исправлена путем уменьшения размера щели вход для электронного сбора и увеличить время выдержки (для выше количество электронов).

В целом хотя инструкций, приведенных в этом документе служить руководством для расти Лао ультра-тонких пленок, они демонстрируют общий способ выращивания наиболее Або3 перовскитов с PLD. Даже несмотря на то, что каждый материал будет требовать конкретных шагов для оптимизированного желаемых структурных, электрических, или магнитных свойств, одно должно быть особенно внимательными к некоторые основные характеристики: тип и состав целевой29, парциальное давление кислорода во время роста и отжига30,31, Температура подложки, абляция частоты и лазерной Флюенс19,32 и тип субстратов (и предыдущие обработки поверхности).

Благодаря сочетанию экспериментов транспорта и спектроскопия также мы можем нарисовать более точную и полную картину сложной системы, где захвата взаимодействие между электростатического и химических явлений важно понять внутреннюю против допинга внешние механизмы. Мы подтверждаем, что из-за их сильно-коррелированных характер, эти сложные оксидных систем крайне чувствительны к небольшой стехиометрии и электронных изменения таким образом, что их всеобъемлющее исследование требует различных дополнительных в situ и ex situ техники.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

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.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Pulsed Laser Deposition SURFACE PLD Workstation + UHV Cluster System
KrF Excimer Laser Coherent Compex Pro 201F
Reflection High-Energy Electron Diffraction (electron gun) R-Dec Co., Ltd. RDA-003G Distributed in Europe by SURFACE.
Reflection High-Energy Electron Diffraction (CCD camera) k-Space Associates, Inc. kSA 400
Variable Laser Beam Attenuator Metrolux ML 2100
Excimer Laser Sensor Coherent J-50MUV-248
LaAlO3 target CrysTec Single-crystal target
SrTiO3 subtrates CrysTec Several different sizes. Possibility to order TiO2 terminated.
Buffered HF Acid Technic BOE 7:1 buffered hydrofluoric acid = BOE 7:1 (HF : NH4F = 12.5 : 87.5%) in VLSI-quality.
Silver Paste DuPont 4929N Conductive Silver Composite.
Ultrasonic Cleaner Bransonic 12 Ultrasonic Cleaning Bath
Tube Furnace AET Technologies Heat Treatment Furnace
Borosilicate Glass Beaker VWR 213-1128 Iow form
PTFE Beaker Dynalon PTFE Beaker
Substrate holder "dipper" Eberlé Custom made dipper
Magnetron Sputtering PLASSYS Sputtering system 5 chambers for targets.
Metal targets Neyco S.A. Purity > 99.9%
X-Ray Photoelectron Spectroscopy System Omicron Custom XPS System
X-Ray Source Omicron DAR 400 Twin Anode X-Ray Source.
Energy Analyser Omicron EA 125
Atomic Force Microscopy Bruker Innova AFM
Atomic Force Microscopy Probes Olympus OMCL-AC160TS-R3 Micro Cantilevers
Wire bonding Kulicke & Soffa 4523AD
PPMS Quantum Design PPMS Dynacool 9T magnet.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ohtomo, A., Hwang, H. Y. A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Nature. 427, 423-426 (2004).
  2. Stornaiuolo, D., et al. Tunable spin polarization and superconductivity in engineered oxide interfaces. Nat. Mater. 15, (3), 278-283 (2015).
  3. Chen, Y. Z., et al. Extreme mobility enhancement of two-dimensional electron gases at oxide interfaces by charge-transfer-induced modulation doping. Nat. Mater. 14, (8), 801-806 (2015).
  4. Rödel, T. C., et al. Universal Fabrication of 2D Electron Systems in Functional Oxides. Adv. Mater. 28, (10), 1976-1980 (2016).
  5. Xie, Y., Hikita, Y., Bell, C., Hwang, H. Y. Control of electronic conduction at an oxide heterointerface using surface polar adsorbates. Nat. Commun. 2, 494 (2011).
  6. Scheiderer, P., Pfaff, F., Gabel, J., Kamp, M., Sing, M., Claessen, R. Surface-interface coupling in an oxide heterostructure: Impact of adsorbates on LaAlO3/SrTiO3. Phys. Rev. B. 92, (19), (2015).
  7. Vaz, D. C., et al. Tuning Up or Down the Critical Thickness in LaAlO3/SrTiO3 through In Situ Deposition of Metal Overlayers. Adv. Mater. 29, (28), 1700486 (2017).
  8. Schlom, D. G. Perspective: Oxide molecular-beam epitaxy rocks. APL Mater. 3, (6), 1-6 (2015).
  9. Segal, Y., Ngai, J. H., Reiner, J. W., Walker, F. J., Ahn, C. H. X-ray photoemission studies of the metal-insulator transition in LaAlO3/SrTiO3 structures grown by molecular beam epitaxy. Phys. Rev. B. 80, (24), 241107 (2009).
  10. Dildar, I. M., et al. Growing LaAlO3/SrTiO3 interfaces by sputter deposition. AIP Adv. 5, (6), 67156 (2015).
  11. Kawasaki, M., et al. Atomic control of the SrTiO3 crystal surface. Science (80-). 266, 1540 (1994).
  12. Zhang, J., et al. Depth-resolved subsurface defects in chemically etched SrTiO3. Appl. Phys. Lett. 94, (9), 1-4 (2009).
  13. Connell, J. G., Isaac, B. J., Ekanayake, G. B., Strachan, D. R., Seo, S. S. A. Preparation of atomically flat SrTiO3 surfaces using a deionized-water leaching and thermal annealing procedure. Appl. Phys. Lett. 101, (25), 98-101 (2012).
  14. van der Heide, P. X-ray Photoelectron Spectroscopy: An introduction to Principles and Practices. 2011, (2011).
  15. Wagner, C. D., Riggs, W. M., Davis, L. E., Moulder, J. F. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. John Wiley & Sons, Inc. Eden Prairie, Minnesota, USA. (1979).
  16. van der Pauw, L. J. A method of measuring the resistivity and Hall coefficient on lamellae of arbitrary shape. Philips Tech. Rev. 20, 220-224 (1958).
  17. Brinks, P., Siemons, W., Kleibeuker, J. E., Koster, G., Rijnders, G., Huijben, M. Anisotropic electrical transport properties of a two-dimensional electron gas at SrTiO3-LaAlO3 interfaces. Appl. Phys. Lett. 98, (24), 242904 (2011).
  18. Lesne, E. Non-Equilibrium Spin Accumulation Phenomenon at the LaAlO3/SrTiO3(001) Quasi-Two-Dimensional Electron System. Université Pierre et Marie Curie. France. Ph.D. Thesis (2015).
  19. Sato, H. K., Bell, C., Hikita, Y., Hwang, H. Y. Stoichiometry control of the electronic properties of the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface. Appl. Phys. Lett. 102, (25), 251602 (2013).
  20. Warusawithana, M. P., et al. LaAlO3 stoichiometry is key to electron liquid formation at LaAlO3/SrTiO3 interfaces. Nat. Commun. 4, (2013).
  21. Arras, R., Ruiz, V. G., Pickett, W. E., Pentcheva, R. Tuning the two-dimensional electron gas at the LaAlO3/SrTiO3(001) interface by metallic contacts. Phys. Rev. B. 85, (12), (2012).
  22. Fu, Q., Wagner, T. Interaction of nanostructured metal overlayers with oxide surfaces. Surf. Sci. Rep. 62, (11), 431-498 (2007).
  23. Chen, Y., et al. Metallic and Insulating Interfaces of Amorphous SrTiO3-based Oxide Heterostructures. Nano Lett. 11, (9), 3774-3778 (2011).
  24. Posadas, A. B., et al. Scavenging of oxygen from SrTiO3 during oxide thin film deposition and the formation of interfacial 2DEGs. J. Appl. Phys. 121, (10), (2017).
  25. Sing, M., et al. Profiling the interface electron gas of LaAlO3/SrTiO3 heterostructures with hard x-ray photoelectron spectroscopy. Phys. Rev. Lett. 102, (17), (2009).
  26. Hasegawa, S. Reflection High-Energy Electron. Charact. Mater. (October 2012) 1925-1938 (2012).
  27. Wrobel, F., et al. Comparative study of LaNiO3/LaAlO3 heterostructures grown by pulsed laser deposition and oxide molecular beam epitaxy. Appl. Phys. Lett. 110, (4), 0-5 (2017).
  28. Blank, D. H. A., Dekkers, M., Rijnders, G. Pulsed laser deposition in Twente: from research tool towards industrial deposition. J. Phys. D. Appl. Phys. 47, (3), 34006 (2014).
  29. Preziosi, D., Sander, A., Barthélémy, A., Bibes, M. Reproducibility and off-stoichiometry issues in nickelate thin films grown by pulsed laser deposition. AIP Adv. 7, (1), (2017).
  30. Hensling, F. V. E., Xu, C., Gunkel, F., Dittmann, R. Unraveling the enhanced Oxygen Vacancy Formation in Complex Oxides during Annealing and Growth. Sci. Rep. 7, 39953 (2017).
  31. Xu, C., Bäumer, C., Heinen, R. A., Hoffmann-Eifert, S., Gunkel, F., Dittmann, R. Disentanglement of growth dynamic and thermodynamic effects in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures. Sci. Rep. 6, 22410 (2016).
  32. Breckenfeld, E., et al. Effect of growth induced (non)stoichiometry on interfacial conductance in LaAlO3/SrTiO3. Phys. Rev. Lett. 110, (19), (2013).
Рост и электростатической/химические свойства металлов/LaAlO<sub>3</sub>/SrTiO<sub>3</sub> гетероструктурах
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Vaz, D. C., Lesne, E., Sander, A., Naganuma, H., Jacquet, E., Santamaria, J., Barthélémy, A., Bibes, M. Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures. J. Vis. Exp. (132), e56951, doi:10.3791/56951 (2018).More

Vaz, D. C., Lesne, E., Sander, A., Naganuma, H., Jacquet, E., Santamaria, J., Barthélémy, A., Bibes, M. Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures. J. Vis. Exp. (132), e56951, doi:10.3791/56951 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter