Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon
Summary
Biz darbeli lazer birikimi (PLD), fotolitografi ve mikrometre ölçekli karmaşık oksitler cihazlar oluşturmak için tel bağlama tekniklerinin kullanılmasını açıklar. FLD epitaksiyel ince film büyümesi için kullanılmaktadır. Fotolitografi ve tel bağlama teknikleri ölçüm amaçlı pratik cihazlar oluşturmak için tanıtılmaktadır.
Abstract
, Yüksek Tc süperiletkenler, multiferroics ve devasa magnetoresistors gibi karmaşık malzemeler içlerinde bulunan doğal güçlü elektron korelasyon ortaya çıkan elektronik ve manyetik özellikleri vardır. Bu malzemeler de çok farklı direnç ve manyetik davranış bölgeleri tek kristal alaşımlı malzeme içinde bir arada hangi elektronik faz ayrılması sahip olabilir. Elektronik etki doğal boyutunda ve aşağıda uzunluk ölçeklerinde bu malzemelerin ölçekli azaltarak, yeni davranışlar maruz kalabilir. Çünkü bu ve spin-şarj-kafes-yörünge için parametreleri her mekansal taşıma ölçümleri için bu malzemelerin azaltılması, korelasyon uzunlukları dahil olduğu gerçeğini karmaşık davranışlar sürücüler temel fizik anlamada önemli bir adımdır. Bu malzemeler de 1-3 elektronik cihazların yeni nesil olmak için büyük bir potansiyel sunuyor. Bu nedenle, düşük boyutlu nano veya üretimmikro yapıların yeni işlevler elde etmek için son derece önemlidir. Bu yüksek kaliteli ince film büyümeden doğru elektronik emlak karakterizasyonu için birden fazla kontrol süreçleri içerir. Burada, karmaşık oksit manganit cihazlar için yüksek kaliteli mikro imalatı protokolleri mevcut. Ayrıntılı açıklamalar ve ince film büyüme gerekli araçları, fotoğraf-litografi ve tel-yapıştırma sunulmaktadır.
Introduction
İlk ve yüksek kaliteli cihazlar yolunda en önemli adımlardan biri epitaksiyel oksit ince filmlerin büyüme. Tek bir kristal hedef alt tabaka malzemeleri yatırmak için bir "şablon" olarak kullanılır. Farklı birikimi yöntemler arasında, darbeli lazer birikimi (PLD) 4,5 kaliteli ince filmler elde etmek için en iyi yollarından biridir. Büyüme süreçleri bir oksijen ortamında 800 ° C civarında, alt tabakanın ısıtılması ve hedef maddenin vurmak ve alt-tabaka üzerine yatırılması için bir akış oluşturmak için lazer darbeleri kullanılarak içerir. Tipik sistem, Şekil 1 'de gösterilmiştir.
Desensiz filmler filmi boyutu azaltarak, egzotik yeni fizik 6 ortaya gösterilmiştir olsa da yeni bir fenomen ve cihaz imalat keşfetmek için daha fazla fırsatlar sunar. Fotolitografi 1 mikron sırasını aşağı düzlem örnek boyut küçültmek için kullanılabilir. Fotolitografi sürecinin ayrıntılı bir protokol olacakaşağıda tartışılacaktır. Bu teknik, farklı şekil değiştirme durumları düzenlenen epitaksiyel filmler sınırlandırıcı etkilerinin araştırılması için izin en yaygın olarak kullanılan maddeler ile uyumludur.
Birçok karmaşık oksitler düşük sıcaklıklarda ve / veya Yüksek manyetik alanda ilginç özelliklere sahip bu yana, cihaz ve ölçüm ekipmanı arasındaki elektronik bağlantı çok önemlidir. Yüksek kaliteli iletişim 4-prob geometri ve pedleri ve ölçüm cihazı arasında bağlantı kurmak için bir tel bağlayıcı kullanımı ile Au temas pedleri buharlaştırılması ile oluşturulabilir. Doğru yapıldığında, bu bağlantılar kolayca T. ± 9 kadar 4 K 400 K ve manyetik alan aralıkları geniş bir sıcaklık aralıkları içinde aşırı ölçüm ortamlarda dayanabilir
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu Si gibi tek bir eleman yarı iletken malzemelerin aksine, karmaşık malzemelerin üretim karmaşık yapısı ve çoklu elemanları tüm dikkate alınması gerektiğini nedeniyle daha zor olabilir. Karmaşık oksit cihazları imal etmek fotolitografi n kullan nispeten düşük maliyetli ve diğer hapsi teknikleri aksine prototip hızlı. Anlamak için bazı önemli sınırlamalar söz konusudur. Fotolitografi yaklaşık 1 mikron yapıları oluşturmak için bir mekansal sınırlama vardır bu yüzden gerçekten nano …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çaba tamamen ABD Enerji Bakanlığı, Temel Enerji Bilimler, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü Ofisi tarafından desteklenmiştir.
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
- 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, 471-541 (2011).
- Waser, R., Aono, M. Nanoionics-based resistive switching memories. Nat. Mater. 6, 833-840 (2007).
- Willmott, P. R., Huber, J. R. Pulsed laser vaporization and deposition. Rev. Mod. Phys. 72, 315-328 (2000).
- Eres, H. M. C., G, Recent advances in pulsed-laser deposition of complex oxides. Journal of Physics: Condensed Matter. 20, 264005 (2008).
- Ding, J. F., Jin, K. X., Zhang, Z., Wu, T. Dependence of negative differential resistance on electronic phase separation in unpatterned manganite films. Applied Physics Letters. 100, 62402-62404 (2012).
- Ichimiya, A., I, P. C. . Reflection High Energy Electron Diffraction. , (2004).
- Guo, H., Sun, D., et al. Growth diagram of La0.7Sr0.3MnO3 thin films using pulsed laser deposition. arXiv. , 1210.5989 (2012).
- Ward, T. Z., Gai, Z., Guo, H. W., Yin, L. F., Shen, J. Dynamics of a first-order electronic phase transition in manganites. Physical Review B. 83, 125125 (2011).
- Ward, T. Z., Liang, S., et al. Reemergent Metal-Insulator Transitions in Manganites Exposed with Spatial Confinement. Physical Review Letters. 100, 247204 (2008).
- Ward, T. Z., Zhang, X. G., et al. Time-Resolved Electronic Phase Transitions in Manganites. Physical Review Letters. 102, 87201 (2009).
- Zhai, H. -. Y., Ma, J. X., et al. Giant Discrete Steps in Metal-Insulator Transition in Perovskite Manganite Wires. Physical Review Letters. 97, 167201 (2006).
- Wu, T., Mitchell, J. F. Creation and annihilation of conducting filaments in mesoscopic manganite structures. Physical Review B. 74, 214423 (2006).
- Altissimo, M. E-beam lithography for micro-/nanofabrication. Biomicrofluidics. 4, 26503-26506 (2010).
- Watt, F., Bettiol, A. A., Van Kan, J. A., Teo, E. J., Breese, M. B. H. Ion Beam Lithography and Nanofabrication: A Review. International Journal of Nanoscience. 4, 269-286 (2005).
- Urban, J. J., Yun, W. S., Gu, Q., Park, H. Synthesis of single-crystalline perovskite nanorods composed of barium titanate and strontium titanate. J. Am. Chem. Soc. 124, 1186-1187 (2002).
- Wang, Y., Fan, H. J. The origin of different magnetic properties in nanosized Ca0.82La0.18MnO3: Wires versus particles. Applied Physics Letters. 98, 142502 (2011).
