Fabrication d'oxydes complexes spatialement confinés
Summary
Nous décrivons l'utilisation de dépôt laser pulsé (PLD), techniques de photolithographie et de fil-liaison pour créer une échelle micrométrique dispositifs d'oxydes complexes. Le PLD est utilisée pour faire pousser des couches minces épitaxiales. techniques de photolithographie et wire-bonding sont introduits pour créer des dispositifs pratiques à des fins de mesure.
Abstract
Matériaux complexes tels que les supraconducteurs à haute température critique, multiferroïques, les magnétorésistances colossales ont des propriétés électroniques et magnétiques qui se posent à partir des corrélations d'électrons forts inhérents qui se trouvent en leur sein. Ces matériaux peuvent également posséder une séparation de phase électronique dans lequel les régions du comportement résistif et magnétiques très différents peuvent coexister au sein d'un matériau en alliage monocristallin. En réduisant l'ampleur de ces matériaux à des échelles de longueur et au-dessous de la taille inhérente des domaines électroniques, de nouveaux comportements peuvent être exposés. Pour cette raison et du fait que-orbitaire spin-charge treillis paramètres d'ordre impliquent chacune des longueurs de corrélation, ce qui réduit l'espace de ces matériaux pour des mesures de transport est une étape cruciale dans la compréhension de la physique fondamentale qui entraîne des comportements complexes. Ces matériaux offrent aussi un grand potentiel pour devenir la prochaine génération d'appareils électroniques 1-3. Ainsi, la fabrication de faible dimension nanométrique oumicro-structures est extrêmement important de parvenir à de nouvelles fonctionnalités. Cela implique plusieurs processus contrôlables de la croissance de couches minces de haute qualité à la caractérisation de la propriété électronique précis. Ici, nous présentons les protocoles de fabrication des microstructures de haute qualité pour les dispositifs de manganite d'oxyde complexe. Des descriptions détaillées et les équipements nécessaires de la croissance de couches minces, photo-lithographie, et wire-bonding sont présentés.
Introduction
La première et l'une des étapes les plus importantes vers les appareils de haute qualité est la croissance de couches minces d'oxydes épitaxiées. Un substrat monocristallin est utilisé en tant que "modèle" pour déposer les matériaux cibles. Parmi les différentes méthodes de dépôt, dépôt par laser pulsé (PLD) est l'un des meilleurs moyens d'acquérir une bonne qualité des films minces de 4,5. Les procédés de croissance impliquent le chauffage du substrat à environ 800 ° C dans un environnement d'oxygène, et en utilisant des impulsions laser pour frapper le matériau cible et générer un flux à se déposer sur le substrat. Le système typique est illustré à la figure 1.
Alors que les films sans motifs ont été montré pour révéler une nouvelle physique exotiques 6, ce qui réduit la dimension du film offre plus de possibilités à explorer de nouveaux phénomènes et de la fabrication de l'appareil. La photolithographie permet de réduire la dimension de l'échantillon dans le plan vers le bas pour l'ordre de 1 pm. Le protocole détaillé du processus de photolithographie serasera discuté ci-dessous. Cette technique est compatible avec les supports les plus utilisés qui permettent des enquêtes sur les effets de confinement sur des films épitaxiés tenues à différents états de contrainte.
Depuis plusieurs oxydes complexes présentent des caractéristiques intéressantes à basse température et / ou de champs magnétiques élevés, la connexion électronique entre l'appareil et l'équipement de mesure est très importante. Contacts de haute qualité peuvent être formés par évaporation plots de contact de l'UA à une géométrie 4 sonde et avec l'utilisation d'une connexion de fils à faire des liens entre les plaquettes et le dispositif de mesure. Quand cela est fait correctement, ces connexions peuvent facilement résister à des environnements de mesure extrêmes dans de larges plages de température de 4 K à 400 K et les gammes de champ magnétique allant jusqu'à ± 9 T.
Protocol
Representative Results
Discussion
Contrairement élément matériaux semi-conducteurs simples tels que Si, la fabrication de matériaux complexes peut être plus difficile en raison du fait que la structure complexe et plusieurs éléments doivent tous être pris en considération. L'utilisation de photolithographie pour fabriquer des dispositifs d'oxyde complexe est relativement peu coûteux et rapide pour prototyper contrairement à d'autres techniques de confinement. Il ya cependant quelques limitations importantes à comprendre. Photolit…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cet effort a été entièrement pris en charge par le DOE américain, Bureau des sciences fondamentales de l'énergie, des sciences des matériaux et de la Division Ingénierie.
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 |
References
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