Fabricação de óxidos complexos espacialmente confinados
Summary
Descreve-se a utilização de deposição de laser pulsado (PLD), e as técnicas de fotolitografia fio de ligação para criar dispositivos de óxidos complexos escala micrométrica. A PLD é utilizado para crescer finas películas epitaxiais. Técnicas de fotolitografia e fios de ligação são introduzidos para criar dispositivos práticos para fins de medição.
Abstract
Materiais complexos, como os supercondutores de alta Tc, multiferróicos e magneto colossais têm propriedades eletrônicas e magnéticas que surgem a partir das inerentes fortes correlações de elétrons que residem dentro deles. Estes materiais também podem possuir a separação de fases electrónica na qual as regiões do comportamento magnético resistiva e vastamente diferentes podem coexistir num único cristal de material de liga. Ao reduzir a dimensão destes materiais para escalas de comprimento no e abaixo do tamanho inerente dos domínios electrónicos, novos comportamentos podem ser expostos. Devido a isso e ao fato de que os parâmetros de ordem spin-charge-treliça-orbital cada envolver comprimentos de correlação, espacialmente reduzir esses materiais para medidas de transporte é um passo fundamental para a compreensão da física fundamental que impulsiona comportamentos complexos. Estes materiais também oferecem um grande potencial para se tornar a próxima geração de dispositivos eletrônicos 1-3. Assim, a fabricação de grandes quantidades de nano-ou tridimensionalmicro-estruturas é extremamente importante para conseguir uma nova funcionalidade. Trata-se de vários processos controláveis de qualidade de crescimento de filmes finos a exata caracterização propriedade eletrônico. Aqui, apresentamos os protocolos de fabricação de microestruturas de alta qualidade para dispositivos manganitas óxido complexos. Descrições detalhadas e equipamentos necessários de crescimento de filmes finos, foto-litografia, e fio-ligação são apresentados.
Introduction
O primeiro e um dos passos mais importantes para dispositivos de alta qualidade é o crescimento de filmes finos de óxido epitaxiais. Um único substrato de cristal é usado como um "template" para depositar os materiais-alvo. Entre os diferentes métodos de deposição, deposição por laser pulsado (PLD) é uma das melhores maneiras de adquirir boa qualidade filmes finos 4,5. Os processos de crescimento envolvem o aquecimento do substrato a cerca de 800 ° C num ambiente de oxigénio e usando pulsos de laser para atingir o material do alvo e gerar um fluxo a ser depositado sobre o substrato. O sistema típico é mostrado na Figura 1.
Enquanto filmes unpatterned foram mostrados para revelar exóticas nova física 6, reduzindo dimensão filme oferece mais oportunidades para explorar novos fenômenos e fabricação do dispositivo. Fotolitografia pode ser usado para diminuir a dimensão da amostra no plano para baixo da ordem de 1 mM. O protocolo detalhado do processo de fotolitografia vontadeser discutido abaixo. Esta técnica é compatível com substratos mais utilizados que permite a investigação de efeitos de confinamento em filmes epitaxiais realizadas em diferentes estados de tensão.
Uma vez que muitos óxidos complexos possuem características interessantes a baixas temperaturas e / ou de campos magnéticos elevados, a ligação electrónica entre o dispositivo e equipamento de medição é muito importante. Contatos de alta qualidade podem ser formadas por evaporação almofadas contato Au em uma geometria sonda 4 e com o uso de um fio Bonder para fazer conexões entre as almofadas e dispositivos de medição. Quando feito corretamente, essas conexões pode facilmente resistir a ambientes extremos de medição dentro de amplas faixas de temperatura de 4 K para 400 K e varia de campos magnéticos de até ± 9 T.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ao contrário do elemento de materiais semicondutores individuais, tais como átomos de Si, o fabrico de materiais complexos pode ser mais difícil devido ao facto de a estrutura complexa, com vários elementos devem ser tidos em consideração. O uso de fotolitografia para fabricar dispositivos de óxido complexos é de custo relativamente baixo e rápido ao protótipo em oposição a outras técnicas de confinamento. No entanto, existem algumas limitações importantes para entender. Fotolitografia tem uma limitação…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este esforço foi totalmente apoiada por os EUA DOE, Instituto de ciências básicas da energia, Ciências dos Materiais e Divisão de Engenharia.
Materials
| Reagent/Material | |||
| SrTiO3(001) & LaAlO3(100) substrates | CrysTec GmbH | ||
| Microposit S1813 Photoresist | Shipley | ||
| CD-26 Developer | Shipley | 38490 | |
| GE varnish | Lakeshore | VGE-7031 | |
| Equipment | |||
| Reflected High Energy Electron Diffraction (RHEED) | Staib Instruments | 35 kV TorrRHEED | |
| Mask Aligner | ABM | Model 85-3 (350 W) Lightsource | |
| Resistivity Puck | Quantum Design | P102 | |
| Wire Bonder | Kulicke & Soffa | 04524-0XDA-000-00 |
Referenzen
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