Crescita ed elettrostatico/chimica proprietà di metallo/LaAlO3/SrTiO3 eterostrutture

Summary

Noi fabbricare eterostrutture di metallo/LaAlO₃/SrTiO₃ utilizzando una combinazione di deposizione laser pulsato e in situ magnetron sputtering. Attraverso magnetotransport ed in situ esperimenti di spettroscopia fotoelettronica a raggi x, studiamo l'interazione fra fenomeni elettrostatici e chimici del gas elettronici bidimensionali quasi formata in questo sistema.

Abstract

Il sistema quasi 2D elettrone (q2DES) che si forma all'interfaccia fra LaAlO₃ (LAO) e SrTiO₃ (STO) ha attirato molta attenzione da parte della comunità elettronica ossido. Una delle sue caratteristiche di segno distintivo è l'esistenza di uno spessore di LAO critico di 4 unità-celle (uc) per conducibilità interfacciale ad emergere. Anche se elettrostatiche meccanismi sono stati proposti in passato per descrivere l'esistenza di questo spessore critico, l'importanza dei difetti chimici è stato recentemente accentuato. Qui, descriviamo la crescita delle eterostrutture di metallo/LAO/STO in un sistema ultra-ad alto vuoto (UHV) cluster combinando deposizione laser pulsato (a crescere il LAO), magnetron sputtering (per far crescere il metallo) e spettroscopia fotoelettronica a raggi x (XPS). Studiamo, passo dopo passo, la formazione e l'evoluzione del q2DES e le interazioni chimiche che avvengono tra il metallo e il LAO/STO. Inoltre, esperimenti di magnetotransport delucidano sul trasporto e proprietà elettroniche della q2DES. Questo lavoro sistematico non solo viene illustrato un modo per studiare l'interazione elettrostatica e chimica tra il q2DES e il suo ambiente, ma anche Sblocca la possibilità agli strati tappatura multifunzionale di coppia con la ricca fisica osservata in bidimensionale sistemi elettronici, permettendo la realizzazione di nuovi tipi di dispositivi.

Introduction

Sistemi di elettroni 2D quasi (q2DES) sono stati utilizzati estesamente come un parco giochi per studiare una moltitudine di bassa dimensionalità e fenomeni quantistici. A partire dalla carta seminale sul sistema LaAlO₃/SrTiO₃ (LAO/STO)¹, uno scoppio di diversi sistemi che ospitano nuove fasi interfacciale elettronici sono stati creati. La combinazione di diversi materiali ha portato alla scoperta di q2DESs con proprietà aggiuntive, ad esempio di polarizzazione di spin sintonizzabile campo elettrico², elettrone estremamente elevata mobilità³ o fenomeni accoppiati a ferroelett....

Protocol

Nota: Tutti e 5 i passaggi descritti nel presente protocollo possono essere messo in pausa e riavviati in qualsiasi momento, con la sola condizione che il campione è tenuto sotto alto vuoto dal passaggio 3.4 a 5.

1. STO(001) substrato terminazione:

1. Riempire un pulitore ad ultrasuoni (con un trasduttore di 40 kHz) con acqua e riscaldare fino a 60 ° C. Riempire un bicchiere di vetro borosilicato con acetone. Indipendente della dimensione del becher, assicurarsi di riempire con almeno il 20% del suo volume massimo, per garantire che i substrati sono immersi.
   1. Posizionare un fuori il casella terminazione mix si....

Results

Il sistema completo sperimentale usato per la crescita e caratterizzazione è illustrato nella Figura 2. Avendo diverse configurazioni di memoria collegati in UHV attraverso una camera di distribuzione è altamente consigliato per accertarsi che la superficie del campione dopo ogni processo di crescita è mantenuto incontaminato. La camera di PLD (Figura 3), magnetron sputtering (Figura 7) e camera di X.......

Discussion

Durante la chiusura del substrato, uno dovrebbe essere estremamente attento con il tempo sommergenti in soluzione di HF. Abbiamo osservato sotto - e sovra - etched superfici di varia solo 5 s per quanto riguarda la ricetta originale. Inoltre, abbiamo osservato una dipendenza tra substrato passo dimensioni e tempo di sommersione. Per dimensioni di passaggio inferiori (meno di 100 nm) sommergendo 30 s potrebbe portare a sovra-incisione, anche se in seguito la procedura di ricottura potrebbe essere sufficiente per ricostrui.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Deposizione laser pulsata	SUPERFICIE	PLD Workstation + UHV Cluster System
KrF Laser ad eccimeri	coerente	Compex Pro 201F
Riflessione Diffrazione di elettroni ad alta energia (pistola elettronica)	R-Dec Co., Ltd.	RDA-003G	distribuito in Europa da SURFACE.
Diffrazione di elettroni ad alta energia a riflessione (telecamera CCD)	k-Space Associates, Inc.	kSA 400
Attenuatore di fascio laser variabile	Metrolux	ML 2100
Sensore laser ad eccimeri	coerente	J-50MUV-248
LaAlO3 target	CrysTec		Target monocristallino
SrTiO3 sottendi	CrysTec		Diverse dimensioni. Possibilità di ordinare TiO2 terminato.
Acido fluoridrico tamponato HF Technic		BOE 7:1	= BOE 7:1 (HF : NH4F = 12,5 : 87,5%) in  Qualità VLSI.
Pasta d'argento	DuPont	4929N	conduttivo Argento composito.
Pulitore ad ultrasuoni	Bransonic	12	da bagno per pulizia ad ultrasuoni
	AET Technologies	Forno per trattamento termico Bicchiere
vetro borosilicato	VWR	213-1128	Forma Iow
Bicchiere in PTFE	Dynalon Bicchiere
Supporto per substrato "dipper"	Eberlé		Bilanciere su misura
Magnetron Sputtering	PLASSYS	Sistema di sputtering	5 camere per bersagli.
Obiettivi metallici	Neyco S.A.		Purezza > 99,9%
Sistema di spettroscopia fotoelettronica a raggi X	Sorgente	Omicron Custom XPS System
raggi X	Omicron	DAR 400	a doppio anodo.
Analizzatore di energia	Omicron	EA 125
Microscopia a forza atomica	Bruker	Innova AFM
Sonde per microscopia a forza atomica	Olympus	OMCL-AC160TS-R3	Micro Cantilevers
Wire bonding	Kulicke & Magnete Soffa	4523AD
PPMS	Quantum Design	PPMS Dynacool	9T.