La fabricación de óxidos complejos espacialmente confinados
Summary
Se describe el uso de la deposición de láser pulsado (PLD), técnicas de fotolitografía y de alambre de unión para crear escala óxidos complejos dispositivos micrométricos. El PLD se utiliza para crecer películas delgadas epitaxiales. Técnicas de fotolitografía y el alambre de unión se introducen para crear dispositivos prácticos para efectos de su valoración.
Abstract
Materiales complejos tales como superconductores de alta Tc, multiferroicos y magnetorresistores colosales tienen propiedades electrónicas y magnéticas que surgen de la fuerte correlación de electrones inherentes que se encuentran dentro de ellas. Estos materiales también pueden poseer una separación de fases electrónico en el que las regiones de muy diferente comportamiento resistivo y magnéticos pueden coexistir dentro de un material de aleación de cristal único. Al reducir la escala de estos materiales a escalas de longitud en y por debajo del tamaño inherente de los dominios electrónicos, comportamientos nuevos pueden estar expuestos. Debido a esto y al hecho de que los beneficios de carga celosía-orbitales parámetros de orden cada implican longitudes de correlación, lo que reduce espacialmente estos materiales para las mediciones de transporte es un paso crítico en la comprensión de la física fundamental que impulsa a comportamientos complejos. Estos materiales también ofrecen un gran potencial para convertirse en la próxima generación de dispositivos electrónicos 1-3. Por lo tanto, la fabricación de pocas dimensiones nano-omicro-estructuras es muy importante para lograr una nueva funcionalidad. Esto implica múltiples procesos controlables de crecimiento de películas delgadas de alta calidad a la caracterización de la propiedad electrónica precisa. A continuación, presentamos los protocolos de fabricación de microestructuras de alta calidad para dispositivos manganite óxidos complejos. Se presentan descripciones detalladas y el equipo requerido de crecimiento de películas delgadas, foto-litografía, y alambre de unión.
Introduction
El primero y uno de los pasos más importantes para los dispositivos de alta calidad es el crecimiento de películas delgadas epitaxiales de óxido. Un sustrato de cristal único se utiliza como una "plantilla" para depositar los materiales de blanco. Entre los diferentes métodos de deposición, deposición por láser pulsado (PLD) es una de las mejores maneras de adquirir buenas películas delgadas de calidad 4,5. Los procesos de crecimiento implican calentar el sustrato a alrededor de 800 ° C en un entorno de oxígeno y el uso de pulsos de láser para golpear el material objetivo y generar un flujo a ser depositado sobre el sustrato. El sistema típico se muestra en la Figura 1.
Aunque se han mostrado películas no pautadas para revelar nueva física exóticos 6, la reducción de dimensión película ofrece más oportunidades para explorar nuevos fenómenos y fabricación del dispositivo. La fotolitografía se puede utilizar para reducir el tamaño de la dimensión de la muestra en el plano hacia abajo para el orden de 1 m. El protocolo detallado del proceso de fotolitografía sese discutirá más adelante. Esta técnica es compatible con sustratos más utilizados que permite la investigación de los efectos de confinamiento en películas epitaxiales celebradas en diferentes estados de tensión.
Dado que muchos óxidos complejos tienen características interesantes a bajas temperaturas y / o campos magnéticos de alta, la conexión electrónica entre el dispositivo y el equipo de medición es muy importante. Contactos de alta calidad se pueden formar por evaporación de Au almohadillas de contacto en una geometría 4-sonda y con el uso de un dispositivo de unión de alambre para hacer las conexiones entre las pastillas y el dispositivo de medición. Cuando se hace correctamente, estas conexiones pueden soportar fácilmente entornos de medición extremas dentro de amplios rangos de temperatura de 4 K a 400 K y los rangos de campos magnéticos de hasta ± 9 T.
Protocol
Representative Results
Discussion
A diferencia de los materiales semiconductores de elementos individuales tales como Si, la fabricación de materiales complejas puede ser más difícil debido al hecho de que la estructura compleja y múltiples elementos deben tenerse en cuenta. El uso de la fotolitografía para fabricar dispositivos de óxido de complejos es relativamente bajo coste y rápida de prototipos a diferencia de otras técnicas de confinamiento. Sin embargo, hay algunas limitaciones importantes para entender. La fotolitografía tiene una limi…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este esfuerzo fue totalmente apoyada por el Departamento de Educación de EE.UU., Oficina de Ciencias de Basic Energy, Ciencias de los Materiales y de la División de Ingeniería.
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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