Name: atomic layer deposition of vanadium dioxide and a temperature-dependent optical model
Uploaded: 2018-05-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 10 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model at JoVE.com

이 작품은 미국 해군 연구소에서 코어 프로그램에 의해 지원 되었다.

주의: 사용 하기 전에 모든 관련 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오 하 고 모든 적절 한 안전 관행 및 절차를 따르십시오. 바나듐이 산화물 원자 층 증 착 성장 ALD 반응 기를 사용합니다. ALD 성장을 위해 사용 하는 선구자는 tetrakis(ethylmethylamido)vanadium(IV) (TEMAV) 오존 (초고 순도 UHP, 0.3 slm 흐름과 압력을 지지 하는 5 psi에서 99.999% 산소 가스에서 생성 된). 또한, UHP (99.999%) 질소 가스 제거 반응 기 약 실 사용 됩니다. 후속 진공 anneal, UHP 산소 가스 방출에 대 한 어 닐 링 및 UHP 질소 중에 사용 됩니다. TEMAV 가연성 이며 적절 한 엔지니어링 제어에만 사용 해야 합니다. 압축된 산소 가스 위험 이며 적절 한 엔지니어링 제어에만 사용 해야 합니다. 압축 된 질소 가스 위험 이며 적절 한 엔지니어링 제어에만 사용 해야 합니다. 모든 가스 (TEMAV, 산소, 오존, 질소) 적절 한 공학적 안전 통제를 사용 하 여 ALD 반응 기에 연결 됩니다. 스테인레스 스틸 튜브 이후 청소기 그리고 더 신뢰할 수 있는 플라스틱 튜브 ALD 반응 기, 오존 발생기를 연결 합니다. 별도 UHP 산소와 질소 소스는 어 닐 링 절차를 시작 하기 전에 적절 한 공학적 안전 통제를 사용 하 여 챔버 진공에 연결 됩니다. 아세톤 2-프로 판 올 irritants와 적절 한 개인 보호 장비 및 안전 절차 (예, 장갑, 연기 후드, 등)에 사용 해야
1. 원자 층 증 착 사파이어 기판에 바나듐 산화물의
<ol><li>다음과 같이 c-Al2O3 (사파이어) 기판 청소: 용 매 sonicator 5 분 동안에 40 ° C에서의 아세톤에 기판 청소 그리고 전송 직접 (린스) 40 ° C에서 2-프로 판 올을 sonicate 5 분 린스 이온 실행에 기판에 대 한 2 분 동안 물 하 고 질소 가스로 건조.</li>
	<li>ALD 반응 기 챔버 150 ° C에서 인지 확인 하 고 질소 가스로 ALD 반응 기를 환기.</li>
	<li>부하는 원자로에 사파이어 기판 청소, 원자로, 닫고 하 펌프 < 17 Pa 진공. 샘플 150 ° c.에 도달 하면 되도록 대기 적어도 300 s</li>
	<li>흐르는 ALD 챔버 준비 실로 20 sccm UHP 질소 (기본 압력 36을 초과 해서는 안 Pa), 그리고 다음 15 포화 사이클, 1 개 주기 15 s 제거 다음 0.05의 펄스가 오존을 펄스.</li>
	<li>바나듐이 산화물을 성장, 0.03에 대 한 TEMAV 펄스 s 뒤에 30 s 제거, 다음 펄스 오존 0.075에 대 한 s 뒤에 30 s 제거. 이 펄스를 반복 하 고 주기 원하는 성장에 도달할 때까지 제거. 참고:이 과정은 거의 0.7-0.9의 성장 율을 가진 선형 Å 주기 당.</li>
	<li>첫 번째 UHP 질소 가스로 ALD 반응 기 챔버 배기 여 ALD 반응 기에서 샘플을 제거 합니다. 실내 온도에 냉각 금속판 (열 싱크)에 샘플을 놓습니다. ALD 반응 기를 닫고 하 펌프 < 17 Pa 진공. 샘플은 사파이어 기판에 비정 질 바나듐 산화물 필름을 이제 포함 되어 있습니다. 주의: 제거 샘플 신중 하 게, 이후 샘플은 150 ° c가 열</li>
</ol>2. 어 닐 링
참고: 단계 1에서에서 ALD 기술에 의해 성장 하는 VO2 영화 비정 질 VO2생산. 지향된 다 보2 영화를 만들려면 샘플 사용자 정의 초고 진공 챔버 6 방향 십자가 있는 어 닐 링에 단련 된다. 어 닐 링 챔버를 청결 한 유지 하는 로드 잠금 삽입 하 고 예제를 제거 만들어집니다. 3"직경 산소 방지 히터 정의 플래티넘 와이어 히터로 구성 된다. 이 히터는 샘플 탑재 되는 산화 인 코넬 썰매의 복사 난방을 제공 합니다. 썰매는 히터에서 샘플의 좋은 열 전달 위한 높은 방사 율.
<ol><li>로드 잠금, 썰매 인지 확인 다음 UHP 질소 가스로 부하 자물쇠를 환기 하 고 부하 자물쇠를 열. 로드 잠금에 썰매에 샘플을 놓고 로드 잠금 챔버를 닫습니다.</li>
	<li>~0.1 Pa 로드 잠금 펌프 황삭 펌프를 사용 하 여. 다음으로, 터보 펌프와 펌프 부하 잠금을 전환할 < 10-4 실바 게이트 밸브를 열고 하 고 어 닐 링 챔버에 썰매를 전송 하는 어 닐 링 펌프 챔버 < 10-5 아빠</li>
	<li>흐름 1.5 sccm 초고 순도 (UHP, 99.999%) 어 닐 링 챔버로 산소. 참고: 낮은 흐름 율을 보장 하기 위해 5 sccm 질량 유량 컨트롤러를 통해 산소를 실행 합니다. 1 x 10-4 와 7 x 10-4 실바 사이 여야 합니다는 압력 샘플 150 ° c.에 도달 하기 전에 달성 해야 하는이 압력</li>
	<li>썰매가 열 560 ℃ (고온 계와 열전대 측정)에 난방을 사용 하 여 진입로 보류 ~ 20 ° C/분의 속도 (300 영화 Å)에 대 한 2 h 560 ° C에서 썰매. 참고: 어 닐 링 시간 종속 두께입니다. 경험적 데이터 예제 < 샘플 Å 두께, 2 h 250 > 250 Å 하지만 < 500 Å 두께, 및 샘플 3 h > h 1을 어 닐 링 제안 500 Å 두께.</li>
	<li>히터 및 히터 조립품 (으로 부하 잠금)에서 썰매를 제거 하 여 샘플을 끄다.</li>
	<li>샘플 온도 미만 150 ° C (예를 들어, 샘플의 온도를 측정 부하 잠금 고온 계 사용) 될 때까지 산소 환경에서 샘플을 유지. 참고: 더 나은 샘플도 낮은 온도까지 대기에 의해 달성 된다. 일단 샘플은 < 150 ° C, 산소 흐름을 해제 하 고 게이트 밸브를 닫습니다.</li>
	<li>UHP 질소 가스를 환기. 샘플을 제거 < 50 ° C와 장소에 금속 접시를 실내 온도에 냉각 (열 싱크) 샘플. 로드 잠금 빈 썰매와 0.1 펌프를 닫습니다 황삭 펌프를 사용 하 여 Pa. 터보 펌프와 펌프 부하 잠금을 전환 < 10-4 실바</li>
</ol>3입니다. 특성화
<ol><li>532 nm 레이저 구동 소스와 라만 분광학을 사용 하 여 샘플을 검사 합니다.
	<ol>
<li>현미경에는 샘플을 로드 하 고 초점으로 그것을. 소프트웨어에서 카메라 이미지의 샘플 초점을 확인 합니다. 4 스캔 레이저 전원 설정 mW, 0.125에 노출 시간 s, 10, 검사의 수와 미리 보기 크기 40 µ m.</li>
		<li>라만 스펙트럼 관찰 라이브 스펙트럼을 클릭 합니다. 초점, 레이저 전원, 노출 시간, 및 검사의 수 신호 대 잡음 비를 최대화 하기 위해 최적화 합니다. 스펙트럼 데이터를 저장 하려면 저장을 클릭 합니다. OMNIC에서 스펙트럼을 엽니다. 봉우리를 식별 하기 위해 "Pk 찾기" 버튼을 클릭 합니다. 결정 화도, 위상 (VO2 대 보, V2O3, V2O5, 등.), 스트레인 비교 봉우리 바나듐 산화물12,13에 대 한 데이터를 참조 하 여. 참고: 좁은 봉우리 결정 고품질, 라만 phonon 모드 193, 222, 612 c m-1 의 강화 및 389 cm-1 모드의 연은 VO2 크리스탈에 인장 스트레인의 지표.</li>
	</ol></li>
	<li>X 선 회절 (XRD) 하 여 방향, 결정, 및 단계를 확인 합니다. 참고: XRD 스펙트럼에 봉우리의 모양을 결정 구조, 결정 구조와 방향을 구체적으로의 성격을 나타냅니다. VO2의 다른 비행기에 대 한 무기 결정 구조 데이타 베이스 (ICSD) 카드를 XRD 데이터 피크의 2Θ 각도 일치 하 여 할머니2 의 방향을 결정 합니다. 다른 바나듐 산화 단계의 카드 데이터 봉우리 여는 단계를 결정 합니다. 표준 데이터베이스에 실험적인 봉우리의 수동 비교는이 작품에서 수행 되었다. 39.9도 하나의 VO2 피크 VO2 크리스탈 품질을 확인 하 고 단사 (020) 방향을 보여 줍니다.</li>
	<li>엑스레이 광전자 분광학 (XPS)에 의해 산출할 및 불순물 수준 결정
	<ol>
<li>샘플 홀더에 샘플을 로드 합니다. 소프트웨어 열고 환기 부하 잠금을 클릭 합니다. 로드 잠금, 샘플 홀더를 삽입 하 고 아래로 펌프를 클릭 합니다. 압력까지 기다려 < 4 x 10-5 아빠 챔버로 샘플 홀더를 이동 하려면 전송 단추를 클릭 하십시오. 약 실 압력은 확인 < 7 x 10-6 아빠</li>
		<li>실험 트리로 측정 매개 변수를 입력 합니다. X 선 총 400 µ m 크기를 켜고 홍수 총 켭니다. 조사 측정 지점을 추가 하 고 (V와 O) 영화 요소 뿐만 아니라 선구자 요소 (C와 N)의 높은 해상도 스캔에 대 한 포인트를 추가 합니다. 각 측정에 대 한 통과 에너지 (조사 200 eV와 고해상도 스캔을 위해 20 eV)와 검사 (2 이상의 조사와 높은 해상도 대 한 15)의 번호를 추가 합니다.</li>
		<li>십자선 포인트 측정 샘플에 원하는 위치에 놓습니다. 클릭 하 고 실험 트리 제목 실험 "실행" 메뉴 모음에서 모든 측정 검사 실행을 클릭.</li>
		<li>식별 하 고 영화에 있는 요소를 분석 조사 ID 절차를 실행 합니다. 수동 피크 피크 맞는 버튼 뒤를 추가 고해상도 데이터에서 결합 분석을 선택 합니다. XPS 수첩14에 따라 통합된 피크 농도의 비율을 복용 하 여 산출할을 결정 합니다.</li>
		<li>끝나면 종료는 총 클릭 이동 하려면 전송 단추 부하 잠금에 샘플 홀더. 일단 샘플 로드 자물쇠에, 환기 부하 잠금을 클릭 하 고 샘플을 언로 드. 참고:이 설문 조사에서 불순물을 식별 함으로써 모든 성분의 존재를 식별 합니다. 그림 1에서 보듯이 특정 바인딩 에너지에 XPS 봉우리 바나듐 산화물의 valences 보여줍니다. 예를 들어 이러한 결과 두 대표 XPS 측정 깊이 클러스터 이온 총 에칭으로 입금 샘플 프로 파일링 하 여 얻은 보여 줍니다. 표면의 XPS 측정 (영화의 대량)에서 에칭된 샘플의 XPS 측정 표시 피크 ~ 516 eV에서 VO2의 존재를 보여주는 V2O5의 존재를 보여주는 ~ 518 eV에서 피크를 보여준다. 전체-폭-에-절반-최대 (즉, 차 순도) 영화에서 바나듐의 본딩 균일성을 나타냅니다. 또한, 다른 에너지 봉우리 수의 식별 분석 오염 (> 1%).</li>
	</ol></li>
	<li>원자 힘 현미경 (AFM)을 사용 하 여 형태를 결정
	<ol>
<li>AFM 전자와 컴퓨터를 켭니다. Nanoscope 프로그램을 시작 하 고 선택 로드 실험 도청 모드를 선택 합니다. 단계를 초기화 합니다.</li>
		<li>화면 왼쪽에 실험 순서를 따라 하 고 설정 메뉴를 클릭 합니다. 캔틸레버에 초점 광학 초점 컨트롤을 사용 합니다. 레이저 위치 최적화를 클릭 하 여 조사에 레이저를 맞춥니다. Autoalign 감지기 단추를 클릭 한 다음 Autotune 캔틸레버를 클릭 합니다.</li>
		<li>샘플을 로드 하 고 진공을 켭니다.</li>
		<li>탐색 버튼을 클릭 하 고 머리 아래 예제를 트랙볼을 사용 하 여. 팁 반사를 클릭 하 고 팁은 초점에까지 초점 버튼을 누른 채로, 트랙볼을 사용 하 여 샘플 표면에 머리를 낮은. 샘플 단추를 클릭 하 고 AFM 후드를 닫습니다.</li>
		<li>확인 매개 변수 메뉴를 클릭 합니다. 스캔 크기는 확인 < 1 µ m 및 설정 512 샘플/라인. 참여 메뉴를 클릭 합니다. 대기 20 s.</li>
		<li>3 µ m 및 스캔 속도에서 3.92 Hz. 두고 최적화 이미지, 필요한 경우 매개 변수를 변경 하 여 스캔 크기 설정: 드라이브 진폭, 진폭 세트 포인트, 정수 및 비례 이득.</li>
		<li>캡처 단추 다음 프레임 아래로 버튼을 클릭 하 여 원하는 이미지를 캡처하십시오. 스캔을 따라 철회 버튼을 클릭 합니다.</li>
		<li>분석 소프트웨어에서 열려면 원하는 이미지에 더블 클릭. 형태를 결정 하려면 결합 버튼을 클릭 하 고 클릭 실행. 거칠기 표면 거칠기를 계산 하 여 입자 분석 깊이 히스토그램을 계산 하 여 입자 크기를 의미 클릭을 클릭 하 여 통계 매개 변수를 추출 합니다.</li>
		<li>이동 메뉴를 클릭 하 고 샘플 로드 위치를 클릭 합니다. 진공 끄고 샘플을 언로 드. 참고: 샘플 샘플에서 일관성을 위해 같은 AFM 스캔 매개 변수 유지.</li>
	</ol></li>
	<li>광 투과율 및 반사율을 결정 합니다.
	<ol>
<li>가변 광 소스를 사용 하 고 광 투과율과 반사율 (또는 근처)에서 근 적외선 영역에서 정상적인 부각을 측정 한다. 보정 샘플 100% 투과율과 반사율 100% 근처에 골드 미러 없이 시스템.</li>
		<li>온도 제어 단계에 VO2 샘플을 로드 합니다. 원하는 온도에서 샘플을 안정화 합니다. 측정 투과율과 반사율 원하는 스펙트럼 범위, 예를 들어 적외선 근처 지역. 참고: 최적의 결과 대 한 온도 해야 적어도 20 ° C 위와 아래 보2 (일반적으로, 68 ° C)의 전환 온도 변화.</li>
	</ol></li>
</ol>4. 모델링 광학 상수 (유전율 및 굴절률)
<ol><li>광자 에너지, E, 다음 수식을 사용 하 여의 기능으로 복잡 한 유 전체 유전율, ε, 모델 ( n 발진기의 합계에 따라 높은 주파수 유전율 ε∞ 가 어디 n 는 발진기 진폭, En 발진기 에너지 및 Bn 발진기 댐핑): <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57103/57103eq1.jpg"> 참고: 사용자 정의 Matlab 프로그램 분석 하 고 데이터를 모델링.</li>
	<li>단계 4.1, 사파이어 기판에 대 한 알려진된 매개 변수를 입력 하 고 광학 파장의 기능으로 유 전체 유전율을 계산 하려면 다음을 사용 합니다. 다음 계산 하는 굴절률 (n = √ε), 고 반사율과 투과율 기판의 계산 굴절 인덱스를 사용 하 여.</li>
	<li>단계 4.2 측정 된 데이터의 결과 비교 하 고 그로 인하여 측정 및 계산 결과 오류를 줄이기 위해 단계 4.2의 입력된 매개 변수를 업데이트 하는 최적화 기법 (예: Nelder 미드15)를 사용 사파이어 기판에 대 한 매개 변수를 최적화.</li>
	<li>VO2 단계 4.1에서에서 방정식에 대 한 매개 변수를 예상 하 고 유 전체 유전율을 계산 하려면 다음을 사용. 다음 계산 하는 굴절률 (n = √ε) 사용, VO2 두께, 기판 두께, 굴절률 (단계 4.3)에서 광 파장, 광학 편광 및 부각의 각을 전송16 입력으로 반사율 및 투과율 VO2 코팅 기판의 얻을. VO2 입력된 매개 변수를 업데이트 하 여 할머니2에 대 한 매개 변수를 최적화 함으로써 측정 및 계산 결과 오류를 줄일 수 (예: Nelder 미드15)는 최적화 기법을 사용 합니다.</li>
	<li>4.2 4.4에 바나듐 산화물 (30에서 90 ° C 온도)의 단 열 및 금속 상태에 걸쳐 여러 온도에서 단계를 수행 합니다. 모델 VO2 의 굴절률의 온도 의존 다음과 같습니다. <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57103/57103eq3.jpg"> 어디 εVO2(T) 온도, VO2 의 굴절률은 ε기능 ε금속 은 절연 및 금속 단계 및 f (t)의 유 전체 유전율 및 절연 및 금속 광 속성의 배포 제어 온도 따른 함수 이다. F (t) 에 대 한 페르미-디랙-같은 기능을 사용 하 여 효과적인 매체 근사17,,1819에 의해 주어진 유사한 격리 및 금속 상태 사이의 전환 제어. <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57103/57103eq4.jpg"> Tt 는 전이 온도 W 는 전환의 너비를 제어.</li>
	<li>전이 온도 너비 최적화 측정 및 계산 결과 오류를 줄이기 위해 f (t) 에 대 한 수식에 매개 변수 (W 및 Tt)를 업데이트 하는 최적화 기법을 사용 합니다. 이 유 전체 유전율 및 VO2의 굴절률에 대 한 온도 파장 의존 모델에서 발생합니다.</li>
</ol>

<ol>
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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compact+silicon+photonic+waveguide+modulator+based+on+the+vanadium+dioxide+metal-insulator+phase+transition.">Compact silicon photonic waveguide modulator based on the vanadium dioxide metal-insulator phase transition.</a> Opt. Express. 18 (11), 11192-11201 (2010).</li><li>Dicken, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+tunable+near-infrared+metamaterials+based+on+VO2+phase+transition.">Frequency tunable near-infrared metamaterials based on VO2 phase transition.</a> Opt. Express. 17 (20), 18330 (2009).</li></ol>

저자는 공개 없다.

여기에 설명 된 성장 메서드는 균일성, 화학, 구조 및 형태에 관해서는 재현 가능한 결과 제공 합니다. 바나듐 전조 ALD 필름으로 예금의 올바른 산출할 생산에 매우 중요 하다. 이 특정 전조 + 4 바나듐 원자가 상태 보다 일반적인 + 5 원자가 상태를 홍보 하는 문학에 나열 된 다른 많은는 달리 촉진 합니다. 또한,이 특정 전조 상당히 낮은 증기 압력을가 하며 주어진 조건 하에서 포화를 충분 한 복용량을 제공 하는 열. 이 전조 저하 175 ° C의 주위에 시작, 이후 위 온도 한계를 전조 성장과 ALD의 두 열을 설정 합니다. 올바른 산출할 달성 하는 또 다른 중요 한 측면은 주입 하는 동안 오존 농도 (~ 125 mg/L 여기) 이다. 종종 특정 조건 하에서 생성기에서 생성 하는 오존의 농도 저하 또는 시간이 지남에 따라 나타난다. 이 경우, 오존 펄스 제거 기간 산출할, 형태학, 유지 하 고 웨이퍼 균일성을 조정 해야 합니다. 여기에 설명 성장 ALD VO2 c-면 사파이어 기판에 제자리에서 오존을 포함 미리 치료 하는 방법입니다. 청소 및 nucleation 성장 이전 단계는 기판; 그러나, 프로세스 설명 여기 대부분 기판에 대 한 작품 (불활성, 산화물, 금속, 등.) 최고의 종료 청소 및 할머니2 성장 위한 준비를 확인 하려면 하나 기판에 모든 네이티브 산화를 최소화 하면서 종 종료 및 바나듐 전 구체 사이 반응성을 고려해 야 합니다. 마지막으로,이 과정은 높은 종횡비 (최대 ~ 100) 기판에 입증 되었습니다 하지만 극단적인 경우, 하나는 노출 또는 정적 ALD 메서드 conformality 더 강화를 고려해 야.
높은 품질, 결정 ALD VO2 영화를 달성 하는 능력은 확실히 후 증 착 어 닐 링 매개 변수에의 지. 가장 중요 한 점은 압력, 특히 산소의 부분 압력입니다. 높은 산소 압력에 결국 나노와이어의 형성을 일으키는 faceting 및 곡물 성장으로 이어질 뿐 아니라 V2O5 단계에서 결과. 산소 압력이 너무 낮은 경우에, 산소는 V2O3 단계에서 발생 하는 영화에서 소 둔. 따라서, 올바른 단계를 유지 하 고 영화 거칠기 최소화, 산소 압력 유지 되어야 7 x 10-4 실바를 1 x 10-4 의 범위 마찬가지로, 온도 두 영화를 구체화 산출할, 유지 하 고, 영화의 거칠게 최소화 수 있는 중요 한. 경험적 연구 결과 결정 화 단계 온도 500 ° c. 보다 큰 필요 하다는 것이 좋습니다 VO2 영화의 온도 측정 하기 어려운, 더 높은 온도에서 그것 정확한 산출할 및 위상 유지 및 pinhole 무료 영화를 제작 하기 어렵습니다. 또한 트레이드 오프는 단련 온도와 시간, 특히 높은 온도 단련 시간을 줄일 수 있습니다. 또한, 단련 기간은 필름의 두께에 직접 연관 된다. 두꺼운 필름 최대 결정 화를 달성 하기 위해 더 이상 시간을 필요 합니다. 따라서, 산소 압력 anneal 온도, 및 시간에 설명 된 anneal 위의 방법 거의 이상적인 전환 온도에 광학 속성에서 가장 큰 변화는 고품질 VO2 영화를 제작 하도록 최적화 했다. 마지막으로, 램프 및 산소 중 속도 냉각 anneal 거칠기 및 형태학;에 영향 느린 이들은는 부드러운 영화입니다.
ALD 증 착 및 이후의 큰 지역 균등 성에 anneal VO2 생산 지향된 다 영화. ALD는 거의 모든 기판의 3 차원 나노 형태학에 conformally 성장된 영화를 제공합니다. 이 할머니2 통합으로 새로운 응용 프로그램을 가능 하 게 하 고는 광학 장치 적합 특히 잘.
성장 및 광학 측정, 다음은 모델을 만들고 데이터에 잘 맞는 두 투과율에 대 한 제공 하 고 반사율 VO2 의 금속 및 단 열에 가까운 적외선 스펙트럼 영역에서 단계 (R2 = 0.96-0.99). 적외선 보 온 위상의 반사율은이 모델을 만드는 가장 어려운 프로세스입니다. 추가 발진기 용어 추가 되었습니다, 하지만이 모델의 복잡성 증가, 단 marginally 향상이 지역에 적합. 주목 해야 한다이 모델에서 로렌츠 발진기의 중첩은 일반적인 광학 모델 및 특정 전자 전환 반드시 일치 하지 않습니다. 그러나 처음에, 모델 포함 Drude 기간, 수학 최적화 후 Drude 용어 근본적으로 삭제 되었다. 이러한 이유로 여러 최소화 기법 시험 되었다. 그러나, 이러한 다른 기술을 Drude 용어를 포함 하지 않았다 유사한 솔루션에 수렴. ALD VO2 에 Drude 용어의 부재는 등 여러 가지 요인, 1) 첨가-반도체-같은 저항력, 또는 2) 플라즈마 주파수 변화 에너지/큰 충돌 속도 (댐핑 용어), 또는 금속와 낮은 수 있습니다. 이 영화의 속성입니다.
단 열 단계 T에서에서 < 60 ° C, 유전율 및 ALD VO2 의 굴절률 동의 잘 다른 제조 방법 (스퍼터 링된4,,2021 및 펄스 레이저 증 착22 23). 금속 상태, T에에서 > 70 ° C, 이러한 ALD 필름 다른 방법에 의해 조작 VO2 보다 낮은 손실을 전시. 유전율 및 VO2의 굴절률에 대 한 약간 다른 값을 산출 하는 다른 제조 방법 하는 동안 주의 하는 것이 중요 하다, 모든 영화와 비슷한 추세를 표시.
광학 유전율 및 굴절률의 온도 파장 의존의이 종이에 모델 잘 실험적으로 측정 된 데이터와 함께 동의합니다. 이 모델의이 능력 측정된 광학 데이터에 맞는 좋은 품질을 생산 하는 위상 절연체에서 금속을 변경 VO2 의 광학 속성 안정적으로 예측할 수 있습니다 보여 줍니다. 이러한 모델을 사용 하 여, VO2 의 광학 속성 온도, 간격 및 파장 정적 및 동적 목표를 달성 하는 광학 시스템을 설계 하 여 예상 대로 조정 될 수 있습니다. 이 모델 설계 및 온도 뿐만 아니라 영화의 두께 수정 하 여 수동 및 활성 시스템에 VO2 를 사용 하는 광학 시스템의 개발 가능

바나듐이 산화물 68 ° c.의 가까이 결정 질 상전이 겪 습 이 정방 하 단사에서 구조 크리스탈 변화를 생성합니다. 그러나이 전환의 근원 남아 논란1, 최근 연구 개발이 전환2,,34 를 생성 하는 프로세스의 이해를 돕고 있다. 원점에 관계 없이 위상 전환 광학 속성 변경 VO2 (빛 전송) 절연체에서의 실 온에서 (반영 그리고 흡수 하는 빛) 더 금속 재료에 전환 온도2 위 .
과거에 VO2 를 조작 하는 다양 한 방법 사용 되었습니다 (스퍼터 링, 물리적 증기 증 착, 화학 기상 증 착, 분자 빔 피, 솔루션, 등.) 5. 할머니2 의 속성 주로6, 다른 성장 기술 사이 고 이후 상당한 변화를 생산 하고있다 anneal 영화를 조작 하는 데 사용 하 고 다양 한 결정 및 필름 기술에 따라 속성입니다. 그러나 원자 층 증 착 (ALD) 성장 영화의 광학 속성을 조사 하는이 작품,, 접근 모델링 보2 영화의 모든 종류에 적용 됩니다.
최근에, 그룹은 VO2 광학 기판에 박막을 통합 하 여 광학 장치를 건설. 빠르게 성장 새로운 증 착 방법으로 ALD 이러한 광학 장치 조작에 지원할 수 하 고, 큰 지역 균일, angstrom 수준의 두께 제어, 등각 영화 범위7 등 대체 방법 몇 가지 이점이 있다 ,89. ALD는 각자 제한 레이어, 레이어 증 착 접근, 다양 한 기판 재료에 제작을 필요로 하는 애플리케이션에 대 한 기본 기술 (예., 이기종 통합에 대 한), 또는 3D의 등각 코팅 구조10 . 마지막으로, ALD 과정의 3 차원 구조의 등각 코팅 광학 응용 프로그램에 특히 유용합니다.
이 종이, ultrathin, 비정 질 ALD 필름에 성장 했다 더블 사이드 광택에 실험에서 c-면 사파이어 기판 낮은 온도 및 높은-품질 결정 필름을 생산 하는 산소 환경에서 단련. 실험 측정을 사용 하 여, 온도 파장 의존 광 변화에에서 대 한 VO2 가변 굴절률 소재11로 그것의 사용을 활성화 하는 모델을 만듭니다.

<table><tbody><tr><td>c-Al2O3</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>UHP Oxygen</td><td>Air Products</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UHP Nitrogen</td><td>Air Products</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetrakis (ethylmethylamido)vanadium(IV) (TEMAV)</td><td>Air Liquide</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Fischer Scientific</td><td>A18-4</td><td></td></tr><tr><td>2-propanol</td><td>Fischer Scientific</td><td>A416P-4</td><td></td></tr><tr><td>Savannah S200-G2</td><td>Veeco - CNT</td><td>Savannah S200-G2</td><td></td></tr><tr><td>ozone generator</td><td>Veeco - CNT</td><td>ozone generator</td><td></td></tr><tr><td>Platinum wire heater</td><td>HeatWave Labs</td><td>custom</td><td></td></tr></tbody></table>

atomic layer deposition of vanadium dioxide and a temperature-dependent optical model

바나듐이 산화물은 가역 금속-절연체 상 68 ° c.에 가까운 변화를 가진 소재 웨이퍼 스케일 균일성 및 두께의 angstrom 레벨 제어 VO2 다양 한 기판, 성장, 원자 층 증 착의 방법 선정 되었다. 이 ALD 과정에 높은-품질, VO2의 ultrathin 영화 (100-1000 Å)의 낮은 온도 (≤150 ° C) 성장 수 있습니다. 이 데모에 대 한 VO2 영화 사파이어 기판에 성장 했다. 이 저온 성장 기술은 주로 비정 질 VO2 영화를 생성합니다. 7 x 10-4 의 압력으로 초고 진공 챔버에는 후속 anneal Pa 초고 순도 (99.999%) 산소 생산의 중심, 다 보2 영화. 화도, 위상 및 VO2 의 변형을 라만 분광학 및 x 선 회절에 의해 결정 되었다 산출할 및 불순물 수준 엑스레이 광전자 분광학에 의해 결정 되었다 하는 동안 마지막으로 형태에 의해 결정 되었다 원자 힘 현미경 검사 법입니다. 이러한 데이터는이 기술에 의해 성장 하는 영화의 높은 품질을 보여 줍니다. 모델 근처 적외선 스펙트럼 영역에서 금속과 격리 단계에 VO2 에 대 한 데이터에 맞게 만들었습니다. 유전율 및 ALD VO2 의 굴절률의 격리 단계에 다른 제조 방법으로 잘 동의 하지만 금속 상태에서 차이 보였다. 마지막으로, 영화 광 속성의 분석 VO2 가변 굴절률 물자로 개발에 대 한 복잡 한 광학 굴절률의 파장 및 온도 따른 모델의 생성을 활성화.

바나듐 산화물 성장 ALD의 품질을 식별 하기 위해 엑스레이 광전자 분광학 (XPS)로 입금, 주로 비정 질 VO2 영화 (그림 1)에서 수행 되었다 뿐 아니라 결정 VO2 영화 (표시 되지 않음)을 단련. X 선 회절 (XRD) 단련된 VO2 영화 (그림 2)에서 수행 되었다. 또한, 영화 내에서 화학의 수직 프로필 계량 있도록 깊이 프로 파일링 수행 되었다 양이온/음이온 종의 우선 에칭을 최소화 하기 위해 클러스터 이온 소스와 함께. 두 개의 대표적인 흔적 그림 1, 표면에 및 일괄에에 표시 됩니다. 깊이 프로필 및 후속 XPS 측정 표시로 입금 영화 최고 1 nm는 VO2 초과 환경 (adventitious) 산소와 탄소, 하지만 더 많은 제어 저압 산소의 어 닐 링 절차 후도 VO2표면 안정화. X-선 회절 측정 Cu K-알파 x 선 에너지 소스와 쇼, 그림 2, 39.9˚에서 하나의 VO2 피크에서에서 수행 했다. ALD 성장 VO2 의 품질을 확인 하는이 피크의 서명 뿐만 아니라 (020) 크리스탈 오리엔테이션 사파이어 기판의 정렬 피크.
화도, 단계, 및 스트레인 분석, 라만 분광학 여기 532 nm 레이저를 사용 하 여 수행 되었다. 그림 3 VO2 영화의 라만 스펙트럼 및 고 고품질 결정을 나타내는 좁은 봉우리를 보여줍니다. 또한, 389 cm-1 모드의 감소 에너지로 서 바나듐-바나듐-저주파 phonons 193 및 222 c m-1와 612 cm-1 모드에서 증가 에너지 제안이 영화12, 인장 변형 13.
형태는 원자 힘 현미경 (AFM)에 의해 관찰 되었다. 그림 4 는 20-40 nm과 1.4의 루트-의미-스퀘어 (RMS) 거칠기 순서 크리스탈 입자 크기 및 2.6의 RMS 거칠기로 입금 영화 (그림 4A)에 대 한 단련 된 영화 (그림 4B) nm.
광 투과율 및 반사율 데이터 스캐닝 단색와 범위에서 보이는 및 적외선 영역 근처를 제공 하는 매칭 백색 광원을 사용 하 여 얻은 했다. 그림 5 는 영화의 온도 의존 금속, 절연체에서 전환으로 61 ° c.의 전이 온도 보여주는 금속 절연체에서 전환로 실험 데이터 분석 VO2 의 온도 파장 의존 유전율의 모델링을 수 있습니다. 그림 5 어떻게 모델 정확 하 게 예측 광학 동작 표 1에 있는 매개 변수를 사용 하는 경우를 보여 줍니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig1.jpg"> 그림 1: 35 nm 두께 VO2 c 알루미늄2O3의 대표 XPS 측정. XPS를 보여주는 영화의 표면, 동안 VO2 C 및 O 포함 된 오염, V2O5으로 더 이동 된다. 산출할 VO2를 제안합니다. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig2v3.jpg"> 그림 2: 35 nm 두께 VO2 c 알루미늄2O3의 XRD 측량. 이 XRD 측정은 단일 VO2 피크 39.9˚ 독립적으로 크리스탈 품질을 확인 하 고 단사 (020) 방향을 기본 사파이어 피크와 정렬 하는 방법을 보여 줍니다. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig2v3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig3.jpg"> 그림 3: VO2 c 알루미늄2O3의 라만 스펙트럼. 이 라만 스펙트럼 좁은 봉우리, 고품질 결정을 나타내는 있으며 약간의 인장 변형 율을 보여줍니다. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig4.jpg"> VO2 c 알루미늄2O3의 그림 4: 형태로 는 AFM 이미지 그레인 크기 20-40 nm와 (A) 1.4의 RMS 구체적인 순서와 유니폼, 연속 영화 보기 영화로 성장 및 (B) 2.6 nm nm 단련된 영화에 대 한. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig5.jpg"> 그림 5: 근처-적외선 광 투과율 및 반사율 35 nm 두께 VO2 c 알루미늄2O3의. 광학 투과율의 온도 따라 동작 및 바나듐 산화물 필름의 반사율은 40, 60, 70, 90 ° c.에서 쇼 오픈 원 작에는 측정된 투과율, 반사율, 및 다양 한 온도에서 사파이어 구조에 VO2 의 계산된 율 동안 고체 선은 2 차원 온도-예측된 값 및 VO2의 파장-종속 모델. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Ε∞</td>
			<td></td>
			<td>osc입니다. 1</td>
			<td>osc입니다. 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>절연체</td>
			<td colspan="4"></td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3"></td>
			<td rowspan="3">3.4</td>
			<td>En
</td>
			<td>3.8</td>
			<td>1.2</td>
		</tr>
<tr>
<td>N
</td>
			<td>33</td>
			<td>2.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bn
</td>
			<td>1.4</td>
			<td>1.3</td>
		</tr>
<tr>
<td>금속</td>
			<td colspan="4"></td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3"></td>
			<td rowspan="3">4.5</td>
			<td>En
</td>
			<td>3.2</td>
			<td>0.6</td>
		</tr>
<tr>
<td>N
</td>
			<td>13</td>
			<td>5.3</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bn
</td>
			<td>1.1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: 보의 대표 모델 매개 변수 2 . 이 매개 변수는 금속과 격리 단계에 VO2 의 유전율을 추정 하는 발진기 모델에 사용 된 그의 대표.

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Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

바나듐이 산화물 (VO2)의 박막 (100-1000 Å)는 사파이어 기판에 원자 층 증 착 (ALD)에 의해 창조 되었다. 이 따라 광학 속성은 VO2의 금속-절연체 전이 통해 특징 이었다. 측정 된 광학 속성에서 모델 VO2의 가변 굴절률을 설명 하기 위해 만들었습니다.

바나듐이 산화물 및 온도 따른 광 모델의 원자 층 증 착

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with ...

atomic-layer-deposition-vanadium-dioxide-temperature-dependent

Research

JoVE Journal

Engineering

11.8K 조회수.  Naval Research Laboratory. 바나듐이 산화물 (VO2)의 박막 (100-1000 Å)는 사파이어 기판에 원자 층 증 착 (ALD)에 의해 창조 되었다. 이 따라 광학 속성은 VO2의 금속-절연체 전이 통해 특징 이었다. 측정 된 광학 속성에서 모델 VO2의 가변 굴절률을 설명 하기 위해 만들었습니다.

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Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for synthesizing nanoscopic VB2 is presented as well as step-by-step procedure for applying a zirconium oxide coating to the VB2 particles for stabilization upon discharge. The process for disassembling existing zinc/air cells is shown, in addition construction of the new working electrode to replace the conventional zinc/air cell anode with a the nanoscopic VB2 anode. Finally, discharge of the completed VB2/air battery is reported. We show that using the zinc/air cell as a test bed is useful to provide a consistent configuration to study the performance of the high-energy high capacity nanoscopic VB2 anode.

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

A protocol is presented to study multi-electron metal/air battery systems by using previous technology developed for the zinc/air cell. Electrochemical testing is then performed on fabricated batteries to evaluate performance.

VB의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

연구

공학

Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in traditional materials, including low cost and mechanical flexibility. In a similar vein, it would be advantageous to expand the use of organics into high frequency electronics and spin-based electronics. This work presents a synthetic process for the growth of thin films of the room temperature organic ferrimagnet, vanadium tetracyanoethylene (V[TCNE]x, x~2) by low temperature chemical vapor deposition (CVD). The thin film is grown at &#60;60 &#176;C, and can accommodate a wide variety of substrates including, but not limited to, silicon, glass, Teflon and flexible substrates. The conformal deposition is conducive to pre-patterned and three-dimensional structures as well. Additionally this technique can yield films with thicknesses ranging from 30 nm to several microns. Recent progress in optimization of film growth creates a film whose qualities, such as higher Curie temperature (600 K), improved magnetic homogeneity, and narrow ferromagnetic resonance line-width (1.5 G) show promise for a variety of applications in spintronics and microwave electronics.

We present the synthesis of the organic-based ferrimagnet vanadium tetracyanoethylene (V[TCNE]x, x~2) via low temperature chemical vapor deposition (CVD). This optimized recipe yields an increase in Curie temperature from 400 K to over 600 K and a dramatic improvement in magnetic resonance properties.

자석의 유기 화학 기상 증착, 바나듐 테트라시

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in ...

화학

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% of the bulk. The primary advantage of AD is that the deposition takes place entirely at ambient temperature; thereby enabling film growth in material systems with disparate melting temperatures. This report describes in detail the processing steps for preparing the powder and for performing AD using the custom-built system. Representative characterization results are presented from scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance for films grown in this system. As a representative overview of the capabilities of the system, focus is given to a sample produced following the described protocol and system setup. Results indicate that this system can successfully deposit 11 &#181;m thick yttrium iron garnet films that are &#160;&#62; 90% of the bulk density during a single 5 min deposition run. A discussion of methods to afford better control of the aerosol and particle selection for improved thickness and roughness variations in the film is provided.

This report describes the use of a custom-built system to perform aerosol deposition of thick films of yttrium iron garnet onto sapphire substrates at RT. The deposited films are characterized using scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance to give a representative overview of the capabilities of the technique.

에어로졸 증착을 사용하여 두꺼운 고밀도 이트륨 철 가넷 필름의 형성

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% ...

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto silicon (Si) substrates via different synthesized temperatures by using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system. The effects of different synthesized temperatures on the crystal structure, surface morphologies and optical properties have been investigated. The X-ray diffraction (XRD) patterns indicated that the intensity of (0002) diffraction peak became stronger with increasing synthesized temperature until 400 oC. The diffraction intensity of (0002) peak gradually became weaker accompanying with appearance of (10-10) diffraction peak as the synthesized temperature up to excess of 400 oC. The RT photoluminescence (PL) spectra exhibited a strong near-band-edge (NBE) emission observed at around 375 nm and a negligible deep-level (DL) emission located at around 575 nm under high c-axis ZnO thin films. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) images revealed the homogeneous surface and with small grain size distribution. The ZnO thin films have also been synthesized onto glass substrates under the same parameters for measuring the transmittance.
For the purpose of ultraviolet (UV) photodetector application, the interdigitated platinum (Pt) thin film (thickness ~100 nm) fabricated via conventional optical lithography process and radio frequency (RF) magnetron sputtering. In order to reach Ohmic contact, the device was annealed in argon circumstances at 450 oC by rapid thermal annealing (RTA) system for 10 min. After the systematic measurements, the current-voltage (I-V) curve of photo and dark current and time-dependent photocurrent response results exhibited a good responsivity and reliability, indicating that the high c-axis ZnO thin film is a suitable sensing layer for UV photodetector application.

We offered a method to directly synthesize high c-axis (0002) ZnO thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition. The as-synthesized ZnO thin film combined with Pt interdigitated electrode was used as sensing layer for ultraviolet photodetector, showing a high performance through a combination of its good responsivity and reliability.

합성 및 플라즈마에 의해 높은 c 축 된 ZnO 박막의 특성은 화학 기상 증착 시스템과 자외선 광 검출기 응용 프로그램 강화

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. Conventionally reserved for the fabrication of metal thin films, thermal evaporation deposits bismuth into an array of vertical single crystalline nanowires over a flat thin film of vanadium held at RT, which is freshly deposited by magnetron sputtering or thermal evaporation. By controlling the temperature of the growth substrate the length and width of the nanowires can be tuned over a wide range. Responsible for this novel technique is a previously unknown nanowire growth mechanism that roots in the mild porosity of the vanadium thin film. Infiltrated into the vanadium pores, the bismuth domains (~ 1 nm) carry excessive surface energy that suppresses their melting point and continuously expels them out of the vanadium matrix to form nanowires. This discovery demonstrates the feasibility of scalable vapor phase synthesis of high purity nanomaterials without using any catalysts.

A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented.

진공 열 증발을 통해 비스무트 나노 와이어 어레이의 씨앗 성장

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, their high cost production and/or incompatibility with microfabrication technologies, due to the use of pre-deposited catalyst-seeds and/or high processing temperatures exceeding 900 &#176;C, represent a drawback for a widespread use of these methods. Here, however, we report the synthesis of ZnO rods via a non-catalyzed vapor-solid mechanism enabled by using an aerosol-assisted chemical vapor deposition (CVD) method at 400 &#176;C with zinc chloride (ZnCl2) as the precursor and ethanol as the carrier solvent. This method provides both single-step formation of ZnO rods and the possibility of their direct integration with various substrate types, including silicon, silicon-based micromachined platforms, quartz, or high heat resistant polymers. This potentially facilitates the use of this method at a large-scale, due to its compatibility with state-of-the-art microfabrication processes for device manufacture. This report also describes the properties of these structures (e.g., morphology, crystalline phase, optical band gap, chemical composition, electrical resistance) and validates its gas sensing functionality towards carbon monoxide.

Columnar zinc oxide structures in the form of rods are synthesized via aerosol-assisted chemical vapor deposition without the use of pre-deposited catalyst-seed particles. This method is scalable and compatible with various substrates based on either silicon, quartz or polymers.

에 어로 졸 기반 구조 금속 산화물의 화학 증기 증 착: 산화 아연 막대

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide electronics community. One of its hallmark features is the existence of a critical LAO thickness of 4 unit-cells (uc) for interfacial conductivity to emerge. Although electrostatic mechanisms have been proposed in the past to describe the existence of this critical thickness, the importance of chemical defects has been recently accentuated. Here, we describe the growth of metal/LAO/STO heterostructures in an ultra-high vacuum (UHV) cluster system combining pulsed laser deposition (to grow the LAO), magnetron sputtering (to grow the metal) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). We study step by step the formation and evolution of the q2DES and the chemical interactions that occur between the metal and the LAO/STO. Additionally, magnetotransport experiments elucidate on the transport and electronic properties of the q2DES. This systematic work not only demonstrates a way to study the electrostatic and chemical interplay between the q2DES and its environment, but also unlocks the possibility to couple multifunctional capping layers with the rich physics observed in two-dimensional electron systems, allowing the fabrication of new types of devices.

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

We fabricate metal/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures using a combination of pulsed laser deposition and in situ magnetron sputtering. Through magnetotransport and in situ X-ray photoelectron spectroscopy experiments, we investigate the interplay between electrostatic and chemical phenomena of the quasi two-dimensional electron gas formed in this system.

성장 및 정전기/화학 속성의 금속/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide ...

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio frequency (RF) magnetron sputtering. LSMO nanoparticles were deposited with diameters from 10 to 20 nm and heights between 20 and 50 nm. At the same time, (Gd) Ba2Cu3O7&#8722;&#948; ((Gd) BCO) films were fabricated on both undecorated and LSMO nanoparticle decorated STO substrates using RF magnetron sputtering. This report also describes the properties of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 quasi-bilayer films structures (e.g., crystalline phase, morphology, chemical composition); magnetization, magneto-transport, and superconducting transport properties were also evaluated.

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7ÃƒÆ’Ã‚Â¢Ãƒâ€¹Ã¢â‚¬Â 'ÃƒÆ’Ã…Â½ Â´/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 STO Single-crystal Substrates

Here, we present a protocol to grow LSMO nanoparticles and (Gd) BCO films on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio frequency (RF)-sputtering.

고주파 마 그 네트 론 스퍼터 링 GdBa2Cu3O7−δ의 라0.67SrTiO3 (STO) 단 결정 기판에 Sr0.33MnO3 준 bilayer 영화 /

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio ...

Niobium Oxide Films Deposited by Reactive Sputtering: Effect of Oxygen Flow Rate

Reactive sputtering is a versatile technique used to form compact films with excellent homogeneity. In addition, it allows easy control over deposition parameters such as gas flow rate that results in changes on composition and thus in the film required properties. In this report, reactive sputtering is used to deposit niobium oxide films. A niobium target is used as metal source and different oxygen flow rates to deposit niobium oxide films. The oxygen flow rate was changed from 3 to 10 sccm. The films deposited under low oxygen flow rates show higher electrical conductivity and provide better perovskite solar cells when used as electron transport layer.

Here, we present a protocol for niobium oxide films deposition by reactive sputtering with different oxygen flow rates for use as an electron transport layer in perovskite solar cells.

반응성 스퍼터링에 의해 증착된 니오비움 옥사이드 필름: 산소 유량의 효과

Reactive sputtering is a versatile technique used to form compact films with excellent homogeneity. In addition, it allows easy control over deposition ...

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We demonstrate not only lateral control but, importantly, also control over the angular alignment of adjacent layers. The core of the technique is represented by a home-built transfer setup which allows the user to control the position of the individual crystals involved in the transfer. This is achieved with sub-micrometer (translational) and sub-degree (angular) precision. Prior to stacking them together, the isolated crystals are individually manipulated by custom-designed moving stages that are controlled by a programmed software interface. Moreover, since the entire transfer setup is computer controlled, the user can remotely create precise heterostructures without coming into direct contact with the transfer setup, labeling this technique as &#8220;hands-free&#8221;. In addition to presenting the transfer set-up, we also describe two techniques for preparing the crystals that are subsequently stacked.

In this work we describe a technique that is used to create new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking ultrathin layered 2D materials with precise control over position and relative orientation.

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...

바나듐이 산화물 및 온도 따른 광 모델의 원자 층 증 착

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