Descriviamo l'uso di deposizione a laser pulsato (PLD), fotolitografia e tecniche di wire-bonding per creare micrometro scala complessi dispositivi di ossidi. La PLD è utilizzato per crescere film sottili epitassiali. Tecniche di fotolitografia e wire-bonding vengono introdotti per creare dispositivi pratici per scopi di misurazione.
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Articolo metodologico
Fabbricazione di ossidi complessi spazialmente confinati
In questo articolo
Sommario
Abstract
Materiali complessi come i superconduttori ad alta Tc, multiferroics e Magnetoresistori colossali hanno proprietà elettroniche e magnetiche che nascono dalle forti correlazioni elettroniche intrinseche che si trovano al loro interno. Questi materiali possono anche avere una separazione di fase elettronico in cui le regioni di molto diverso comportamento resistivo e magnetici possono coesistere all'interno di un unico materiale in lega di cristallo. Riducendo la portata di questi materiali per le scale di lunghezza e al di sotto della dimensione intrinseca dei domini elettronici, nuovi comportamenti possono essere esposti. A causa di questo e del fatto che-orbitale spin-carica-reticolo parametri d'ordine ogni coinvolgono lunghezze di correlazione, spazialmente riducendo questi materiali per misure di trasporto è un passo fondamentale nella comprensione della fisica fondamentale che guida comportamenti complessi. Questi materiali offrono anche un grande potenziale per diventare la prossima generazione di dispositivi elettronici 1-3. Così, la fabbricazione di nano-dimensionale bassa omicro-strutture è estremamente importante per ottenere nuove funzionalità. Questo comporta diversi processi controllabili da crescita di film sottili di alta qualità per la caratterizzazione proprietà elettroniche accurate. Qui vi presentiamo i protocolli di fabbricazione di microstrutture di alta qualità per i dispositivi complessi manganite ossido. Descrizioni dettagliate e le attrezzature necessarie di crescita del film sottile, foto-litografia e wire-bonding sono presentati.
Introduzione
Il primo e uno dei passi più importanti verso dispositivi di alta qualità è la crescita epitassiale di film sottili di ossido. Un singolo substrato cristallino è utilizzato come "template" per depositare i materiali bersaglio. Tra i diversi metodi di deposizione, deposizione laser pulsata (PLD) è uno dei modi migliori per acquisire buona qualità film sottili di 4,5. I processi di crescita implicano riscaldare il substrato di circa 800 ° C in assenza di ossigeno e utilizzando impulsi laser per colpire il materiale target e generare un flusso da depositare sul substrato. Il sistema tipico è mostrato in Figura 1.
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Protocollo
1. Fabrication Crescita campione
- Pulire da 5 mm x 5 mm x 0,5 mm singolo substrato di cristallo con un angolo tagliati irregolarmente <0.1 gradi, come SrTiO 3 o LaAlO 3 con acetone e poi l'acqua in un bagno ad ultrasuoni per 10 minuti ciascuno. Per ottenere una terminazione TiO 2 sul SrTiO 3, etch il substrato in 10% di fluoruro di idrogeno per 30 sec e risciacquo in acqua per 1 min, seguito da una ricottura a 1100 ° C per 10 hr. Dopo la pulizia, montare il substrato su una stufa adatta a condizioni di ultra-alto vuoto.
- Montare il riscaldatore nella camera a vuoto PLD e aprire la sorgente di ossigeno....
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Risultati
Questo documento si concentra principalmente sugli aspetti fotolitografia e wire-bonding di preparazione del campione. Maggiori dettagli sulle procedure di crescita del film si possono trovare in altre nostre pubblicazioni recenti 8.
Fotolitografia è un metodo importante per controllare dimensionalità in ossidi complessi per fini di indagine lunghezze correlazione elettronica e la separazione di fase elettronico 9-13. Figura 2 mostra immagini ottiche di.......
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Discussione
Diversamente elemento singolo materiali semiconduttori quali Si, la fabbricazione di materiali complessi può essere più difficile per il fatto che la struttura complessa e più elementi devono essere presi in considerazione. L'uso di fotolitografia per fabbricare dispositivi di ossidi complessi è relativamente basso costo e veloce per creare prototipi a differenza di altre tecniche di confinamento. Ci sono però alcune importanti limitazioni per capire. Fotolitografia ha una limitazione spaziale per creare strutture d.......
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Dichiarazioni
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Ringraziamenti
Questo sforzo è stato interamente sostenuto dal DOE statunitense, Ufficio di Scienze energia di base, Scienze dei Materiali e Divisione Engineering.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Reagent/Material | |||
| SrTiO3(001) & Substrati LaAlO3(100) | CrysTec GmbH | ||
| Microposit S1813 Photoresist | Shipley | ||
| CD-26 Sviluppatore | Shipley | 38490 | |
| GE vernice | Lakeshore | VGE-7031 | |
| Equipment | |||
| Reflected High Energy Electron Diffraction (RHEED) | Staib Instruments | 35kV TorrRHEED | |
| Allineatore per maschere | ABM | Modello 85-3 (350W) Sorgente | |
| Resistività Puck | Quantum Design | P102 | |
| Wire | Bonder Kulicke Soffa | 04524-0XDA-000-00 |
Riferimenti
- Ahn, C. H., Triscone, J. -M., Mannhart, J. Electric field effect in correlated oxide systems. Nature. 424, 1015-1018 (2003).
- Basov, D. N., Averitt, R. D., Van der Marel, D., Dressel, M., Haule, K. Electrodynamics of correlated electron materials. Reviews of Modern Physics. 83, 471-5....
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Ristampe e permessi
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