July 18th, 2014
氧化物纳米结构为科学和技术提供了新的机遇。 LaAlO3 和 SrTiO3 之间的界面电导率可以使用导电原子力显微镜技术以近原子的精度进行控制。 演示了在 LaAlO3/SrTiO3 界面处创建和测量导电纳米结构的协议。
在本视频中,我们将演示在 Lengthen 照明钛酸锶或 L-A-O-S-T-O 界面创建和测量导电纳米结构所需的步骤。第一步是获取样本。每个样品由 5 毫米 x 1 毫米厚的钛酸锶和 3.4 个基胞的 Lome 照明物或 LAO 组成。
下一步是样品的光刻处理,首先以 600 RPM 的速度将光刻胶旋转到样品上 5 秒,然后以 4, 000 RPM 的速度旋转 30 秒,应用掩模以曝光照片的所需区域。光刻胶用 320 纳米光照射样品 100 秒。显影光刻胶和 AZ 400 K 显影液用氩离子研磨机在 500 伏、10 毫安下对样品进行 1 分钟离子研磨 25 分钟。
要产生 15 纳米的铣削深度,请开始直流溅射工艺。将 4 纳米的钛和 25 纳米的金沉积到样品上,使金与裸露的 STO 层发生电接触。此处使用的具体飞溅程序请参考手稿。
下一步是升空。使用超声波清洗去除样品表面的光刻胶。现在,第一层在处理后已完成。
理想情况下,该示例应如下所示,以创建第二个图层。重复步骤 1 到 6,步骤 4 离子铣削除外。通过等离子清洗完成样品处理。
下一步是焊合画布,为 nano 写入做准备。用于运输实验。帆布必须用引线键合到芯片载体上。
在样品上的焊盘和芯片载体之间建立电气连接。球键合机用于在电触点和芯片载体之间连接一根 1 mill 金线。将样品安装到芯片载体上并进行引线键合后。
它应该看起来像这样。下一步是编写纳米结构以在实验中使用样品。纳米结构的设计是非正式的草图。
那么我们今天应该编写什么类型的设备呢?好了,让我们在白板上安排我们的设备。我们从一些虚拟电极开始,以便与界面进行良好的接触,怎么样?
好的,这里有六个虚拟电极。我只是画画,主频道呢?好的,我们可以在整个画布上垂直绘制一个主通道,以及一些感应引线。
是的,我们还可以放置一个带有两个切口的空腔,也许还可以放置一个侧门,以电容耦合到主通道。是的,这是个好主意。精确的设计是使用开源可缩放矢量图形编辑器 Inkscape 创建的。
导电 A FM 尖端的路径和电压以 SVG 贝塞尔曲线和实线形状编码。然后在实验室视图中指定样品表面图像中的 Inkscape 文件。FM 光刻软件。
执行程序并将光刻命令发送到原子森林显微镜。使用模拟光刻程序的 3D 可视化工具跟踪进度。绿色曲线表示用正电压写入的导电路径。
红线表示局部恢复绝缘相的路径。在这种情况下,沿着纳米线创建一个 1 微米的空腔。下一步是冷却设备并进行测量。
写入纳米结构后,从 A FM 系统中提取样品。在步骤中应使用红色滤光片和/或照明,以避免载体的光激发,将样品安装在稀释装置上。将稀释装置小心地插入低温恒温器中,以确保不会对低温恒温器造成损坏。
在冷却过程中,监测电阻以确保样品保持导电。一旦样品达到 50 毫开尔文的基准温度,就可以测量其电阻和传输。在这个器件中,存在从 Kula 阻断行为到 Cooper 对隧穿再到完全超导的交叉。
这里的差分电导是从数值微分后的完整电流电压迹线获得的。观看此视频后,您应该全面了解在 L-A-O-S-T-O 界面上生产导电纳米结构所需的基本步骤。
本文介绍了一种使用导电原子力显微镜在LaAlO3/SrTiO3界面上创建和测量导电纳米结构的协议。该方法允许对界面电导率进行精确控制,这对氧化物纳米结构的进步至关重要。