This research was supported by the National Science Foundation (Awards CMMI-1437050 and DMR-1207342), the Office of Naval Research (Grant N00014-10-10489), and the Air Force Office of Scientific Research (Grant FA9550-14-1-0090).

ALD Deneyleri 1. hazırlanması Sr ve Ti öncüleri <ol><li> Bir eldiven kutusu antechamber içine temiz, kuru nemlendiriciler ve yeni öncüleri yükleyin. hava ve nem uygun tasfiye sağlamak için eldiven kutusunun yükleme prosedürünü izleyin. Ana odasına malzemeleri aktarın. Not: Bu grup ticari olarak satın alınan bileşenleri ile in-house inşa nemlendiriciler (bakınız Şekil 3) kullanmaktadır. DOYURUCU montaj detayları Belirli Reaktifler ve Ekipman Listesi bulunabilir. </li><li> Stronsiyum öncü (stronsiyum bis (triisopropylcyclopentadienyl) [Sr (I 2) 3 Cp PR]) ve titanyum ön-madde (titanyum tetraizopropoksit [Ti (O-i-Pr) 4], TTIP) bileşiminin nötr bir ortamda (örneğin, bir eldiven kutusu saklayın ) üretici tarafından sağlanan orijinal ambalajı açıldıktan sonra. Not: Bu grup, bir nem seviyesinde hiçbir g ile torpido gözünün kullanır5 ppm den reater. </li><li> ön-madde, yaklaşık 2/3 doyurma (yaklaşık 5 gr) cam parçanın kapladığı şekilde doyurma ön madde yükleyin. </li><li> nemlendiriciler yeniden birleştirmek ve sıkı mühür elde edilir iyi bir sızıntı sağlamak. Not: Bu grup sızdırmaz contaları ulaşmak için, metal conta yüz mühür parçaları kullanır. </li><li> eldiven kutusundan dolu nemlendiriciler boşaltın ve ALD manifolduna dolu nemlendiriciler bağlayın. Not: yüklü öncüleri uzun bir süre boyunca birden çok kez kullanılabilir. Bu grubun sistemindeki öncüleri genel olarak tüketilen hale olarak her altı ayda bir dolum gerektirir. (- 140 ° C 130) SR 2 RT ve bu çalışma için çalışma sıcaklığında hem de bir kahverengi sıvı (i 3 Cp Pr). TTIP berrak bir sıvıdır. TTIP bozulduğunda genellikle nem ve / veya hava kirliliği nedeniyle, ön-madde, beyaz bir katı haline dönüşecektir. Hiçbir visi- olmamıştırSr için öncül bozulma ble göstergesi 2 Bu grup tarafından gözlemlenen (ben 3 Cp Pr). Sr habercisi bozulma genellikle Sr kullanan bir tekrarlanabilir ALD büyüme Sr içeriği önemli bir azalma (% 10&#39;dan daha fazla) tarafından algılanır (i 3 Cp Pr) 2. </li></ol> 2. Temizleme Ge (001) Yüzey <ol><li> Küçük bir beher (25-50 ml) içine yukarı bakacak şekilde bir Ge (001) substrat (18 mm x 20 mm), cilalı tarafı, yerleştirin. aseton ile yaklaşık 1 cm yüksekliğe kadar beher. 10 dakika boyunca banyo sonikatör ve sonikasyon behere koyun. Not: Bu grup, bir dicing testere kullanarak 18 × 20 mm 2 parçalar halinde kesilmiş tek taraflı cilalı Ge 4-in gofret kullanır. Filmin elektrik ölçümleri gerekli, aksi takdirde tüm doping düzeyi ve takviye türleri kabul edilebilir, (bu çalışma ρ ≈ 0,04 Ω-cm Sb katkılı Ge gofret kullanır) ağır katkılı n-tipi Ge kullanın. </li><li> dökmek veya Ge substratı çevirmek için özen bir atık kabı içine aseton çoğunluğu süzün. izopropil alkol (IPA) ile kabın duvarlarının durulayın ve yaklaşık 1 cm yüksekliğe kadar doldurun. Başka bir 10 dakika süreyle IPA ile 1 cm beher ve sonikasyon dolum, bir atık kabı içine IPA çoğunluğu dökün. </li><li> adımı 2.2 tekrarlayın, ancak deiyonize su ile IPA değiştirin. </li><li> Cımbız ile beher alt tabakayı çıkarın. bir azot tabancası veya diğer kuru atıl gaz akımı ile alt-tabakanın kurutun. </li><li> UV ozon temizleyici yerleştirilmesidir ve 30 dakika için daha temiz çalıştırın. </li><li> UV ozon Temizlikten sonra, hemen vakum sistemi içine alt tabakayı yükleyin. </li></ol> 3. Yükleme Ge Yüzey <ol><li> Yük kilide transfer hattı numune taşıyıcı-cart taşıyın. yük kilidi izole etmek için kapı vanasını kapatın. </li><li> yük kilidi turbomoleküler pompasını kapatın ve yük kilidi havalandırma için azot hattını açın. TamamlayınızTamamen havalandırma için yük kilidi beklerken 3.3 adım. </li><li> 20 mm x 20 mm numune tutucu içine, aşağı bakan alt tabaka, cilalı tarafı yerleştirin. Not: Tüm depolanmaları numune aşağı bakacak şekilde yapılmaktadır. Alt tabaka sahibinin tabanı ile aynı hizada olduğundan emin olun; Aksi RHEED deneyleri zorluk yaşayabilirsiniz ve filmler eşit mevduat olmayabilir. Bu grup kullanan bir numune taşıyıcı, Şekil 4 &#39;de gösterilmiştir. </li><li> tamamen Bacalı sonra yük kilidi açın. Açık sepeti pozisyonu kanalları ile numune tutucu tırnakları hizalayarak ve yerine düşürerek açık taşıyıcı arabası pozisyonuna örnek tutucu yerleştirin. </li><li> Yük kilidini kapatın ve yük kilidi turbomoleküler pompa açın. Azot hattı kapatın. </li><li> Yük kilidine basınç yaklaşık kadar bekleyin 5.0 × 10 -7 Torr transfer hattı yoluyla sepeti yük kilit kapı vanası açılarak ve geçmeden önce. </li></ol> 4. Ge deoxidization <ol><li> MBE odasına Ge substratı aktarın. </li><li> 20 ° C&#39;de 550 ° C&#39;ye kadar Ge alt-tabaka sıcaklığının Rampa ° C • dak -1 sonra 700 ° C&#39;ye kadar 10 ° C de • dak-1. 1 saat süre ile 700 ° C&#39;de tuttuktan sonra, 30 ° C • dak -1 rampa oranında 200 ° C&#39;ye kadar soğumasına. </li><li> Temsilcisi Sonuçlar bölümünde açıklandığı gibi 2 × 1 yeniden yüzeye onaylamak için RHEED kullanın. 26,39 </li><li> İsteğe bağlı: Kullanım XPS Ge (001) substrat (8. Bölüm&#39;de açıklanan) oksitlerin serbest olmasını sağlamak için. </li></ol> Ge Yüzey üzerinde STO 5. İnce Film ALD Büyüme <ol><li> 225 ºC ALD reaktör sıcaklığını ayarlamak. </li><li> Isı Sr (i 3 CP-Pr) 2 ° C&#39;de 130 ve TTIP 40 ° C arasındadır. RT (20 ila 25 ° C) bir su elde. ALD sistemine su buharı akışını düzenlemekSuyun dozlama basıncı yaklaşık 1 Torr olacak şekilde doyurma bağlı iğne valf üzerinden. biriktirme süreci boyunca sürekli habercisi sıcaklıkları korumak. </li><li> 225 ° C&#39;ye ısıtılmış olan ALD reaktöre vakumda örnek aktarın ve örnek termal dengeye ulaşmak için 15 dakika boyunca bekleyin. </li><li> mekanik pompaya turbomoleküler pompasından ALD reaktörün egzoz portunu açın. </li><li> atıl gaz akışını (bu grup argon kullanır) izin vermek için akış kontrol açın. tüm büyüme sürecinde 1 Torr bir çalışma basıncını koruyun. </li><li> 2 olmak üzere Ti Sr birim çevrimi oranını ayarlayın: 1. daha sonra başka bir 15-sek argon tasfiye su ve ardından 1-sek doz, 15 sn, argon tasfiye ardından Sr veya Tı öncüsünün 2-sek doz SR ve Ti birimi döngüleri ayarlayın ve. </li><li> arzu kalınlığının sağlanması için birim döngülerinin sayısını ayarlayın. ALD bisiklet dizisi içerdiğinden emin olunMümkün olduğu kadar bireysel Sr veya Ti birimi döngüleri az tekrarı. Örneğin, 2: 3-Ti, ardından 1-SR, 2-Ti, yerine 2-Sr den ve ardından 1-SR, 1-Ti olarak çalıştırıldığı zaman 3SR-to-Ti bisiklet dizisi iyi sonuçlar elde edecektir. Not: Bu grup Ge üzerinde 2 nm kalınlığında STO filmi yatırmak için 36 ünite döngüleri kullanılır. </li><li> İsteğe bağlı: Kullanım XPS (8. Bölüm&#39;de açıklanan) film kompozisyonu doğrulamak için. </li></ol> STO Film 6. Tavlama <ol><li> Tavlama odası içine vakum içinde biriken örnek aktarın. </li><li> Bir oranda 650 ° C&#39;ye kadar örnek Isı 20 ° C • dak -1 UHV koşullarında (10 -9 - 10 -8 Torr) altında. 5 dakika boyunca 650 ° C&#39;de ısı tutun ve daha sonra aynı oranda 200 ° C&#39;ye kadar soğumasına. Not: Temsilcisi Sonuçlar bölümünde açıklandığı gibi kullanın RHEED, tavlama sonucu değerlendirmek için 26,39. </li></ol> 7. FuSTO rther Büyüme <ol><li> Tekrarlayın Bölüm 5,1-5,5. </li><li> 1 ve 4: 1 arasında birim çevrim oranını ayarlayın 3. her birim döngüsü içinde aynı doz / tasfiye bileşeni koruyun. Adım 5.6 belirtilen esaslara göre sırasını ayarlayın. </li><li> amaçlanan kalınlığına ulaşılması için birim döngülerinin sayısını ayarlayın. </li><li> Protokol&#39;ün Bölüm 6&#39;ya göre yatırılan filmin tavlama. </li></ol> 8. XPS Ölçümleri <ol><li> XPS analitik odasına örnek yükleyin ve X-ışını kaynağı açın. tüm uygun kapıları sağlamak / Kapılar kazayla X-ışını maruz kalmasını önlemek için kapatılır. </li><li> analiz için istenen (enerji aralıkları bağlama) öğeleri seçerek yeni bir tarama oluşturun veya önceden varolan bir tarama programı seçin. Not: Gerekirse Bağlanma enerjisi aralıkları manuel olarak değiştirilebilir. sinyal-gürültü oranını optimize etmek için böyle bir geçiş enerji, uyarma enerjisi, aşama enerji ve adım süresi gibi diğer ayarları ayarlayın, ancak kalırtüm element taramalar arasında sürekli element spektrumları arasında karşılaştırılabilirlik korumak için. Tablo 1, bu grup tarafından kullanılan tarama ayarlarını gösterir. </li><li> Herhangi bir şarj bilinen bir elemanın tepe bağlama enerjisi, 531 eV gibi O 1s gözlemleyerek alt tabaka üzerinde meydana olup olmadığını kontrol edin. Not: tepe, bilinen değerinden kaymıştır eğer Şarj gerçekleşiyor. </li><li> XPS odasına sel silahı takın ve şarj oluşup oluşmadığını sel tabanca açın. seçilen zirve onun doğru bağlayıcı enerji geri kaydırılır ve böylece numuneden sel tabanca enerji çıkışı ve mesafeyi ayarlayın. </li><li> Bilinen bir elemanın zirve altında gözlenen alanı (531 eV tipik O 1 sn tepe) maksimize etmek için sahne konumunu işleyin. </li><li> XPS taraması çalıştırın ve veri toplamak. </li><li> X-ışını kaynağı kapatın ve XPS numuneyi çıkarın. </li></ol>

<ol>
	<li>Phan, M. -. H., Yu, S. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+the+magnetocaloric+effect+in+manganite+materials.">Review of the magnetocaloric effect in manganite materials.</a> J. Magn. Magn. Mater. 308 (2), 325-340 (2007).</li><li>Serrate, D., Teresa, J. M. D., Ibarra, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double+perovskites+with+ferromagnetism+above+room+temperature.">Double perovskites with ferromagnetism above room temperature.</a> J. Phys. Condens. Matter. 19 (2), 023201 (2007).</li><li>Cheng, J. -. G., Zhou, J. -. S., Goodenough, J. B., Jin, C. -. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+behavior+of+ferromagnetic+perovskite+ruthenates.">Critical behavior of ferromagnetic perovskite ruthenates.</a> Phys. Rev. B. 85 (18), 184430 (2012).</li><li>Ahn, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ferroelectricity+at+the+Nanoscale:+Local+Polarization+in+Oxide+Thin+Films+and+Heterostructures.">Ferroelectricity at the Nanoscale: Local Polarization in Oxide Thin Films and Heterostructures.</a> Science. 303 (5657), 488-491 (2004).</li><li>Catalan, G., Scott, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physics+and+Applications+of+Bismuth+Ferrite.">Physics and Applications of Bismuth Ferrite.</a> Adv. Mater. 21 (24), 2463-2485 (2009).</li><li>Ramesh, R., Spaldin, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiferroics:+progress+and+prospects+in+thin+films.">Multiferroics: progress and prospects in thin films.</a> Nat. Mater. 6 (1), 21-29 (2007).</li><li>Vrejoiu, I., Alexe, M., Hesse, D., G&#246;sele, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+Perovskites+-+From+Epitaxial+Films+to+Nanostructured+Arrays.">Functional Perovskites - From Epitaxial Films to Nanostructured Arrays.</a> Adv. Funct. Mater. 18 (24), 3892-3906 (2008).</li><li>Jang, H. W., 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=Metallic+and+Insulating+Oxide+Interfaces+Controlled+by+Electronic+Correlations.">Metallic and Insulating Oxide Interfaces Controlled by Electronic Correlations.</a> Science. 331 (6019), 886-889 (2011).</li><li>Hwang, H. Y., 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=Emergent+phenomena+at+oxide+interfaces.">Emergent phenomena at oxide interfaces.</a> Nat. Mater. 11 (2), 103-113 (2012).</li><li>Stemmer, S., Millis, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+confinement+in+oxide+quantum+wells.">Quantum confinement in oxide quantum wells.</a> MRS Bull. 38 (12), 1032-1039 (2013).</li><li>Stemmer, S., James Allen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-Dimensional+Electron+Gases+at+Complex+Oxide+Interfaces.">Two-Dimensional Electron Gases at Complex Oxide Interfaces.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 44 (1), 151-171 (2014).</li><li>Biscaras, 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=Two-dimensional+superconductivity+at+a+Mott+insulator/band+insulator+interface+LaTiO3/SrTiO3.">Two-dimensional superconductivity at a Mott insulator/band insulator interface LaTiO3/SrTiO3.</a> Nat. Commun. 1, 89 (2010).</li><li>Dagotto, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexity+in+Strongly+Correlated+Electronic+Systems.">Complexity in Strongly Correlated Electronic Systems.</a> Science. 309 (5732), 257-262 (2005).</li><li>Jin, K., 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=Novel+Multifunctional+Properties+Induced+by+Interface+Effects+in+Perovskite+Oxide+Heterostructures.">Novel Multifunctional Properties Induced by Interface Effects in Perovskite Oxide Heterostructures.</a> Adv. Mater. 21 (45), 4636-4640 (2009).</li><li>McKee, R. A., Walker, F. J., Chisholm, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystalline+oxides+on+silicon:+the+first+five+monolayers.">Crystalline oxides on silicon: the first five monolayers.</a> Phys. Rev. Lett. 81 (14), 3014 (1998).</li><li>Warusawithana, M. P., 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=A+Ferroelectric+Oxide+Made+Directly+on+Silicon.">A Ferroelectric Oxide Made Directly on Silicon.</a> Science. 324 (5925), 367-370 (2009).</li><li>Niu, G., Vilquin, B., Penuelas, J., Botella, C., Hollinger, G., Saint-Girons, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heteroepitaxy+of+SrTiO3+thin+films+on+Si+(001)+using+different+growth+strategies:+Toward+substratelike+qualitya.">Heteroepitaxy of SrTiO3 thin films on Si (001) using different growth strategies: Toward substratelike qualitya.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 29 (4), 041207 (2011).</li><li>Yu, Z., 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=Advances+in+heteroepitaxy+of+oxides+on+silicon.">Advances in heteroepitaxy of oxides on silicon.</a> Thin Solid Films. 462-463, 51-56 (2004).</li><li>Yu, Z., 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=Epitaxial+oxide+thin+films+on+Si+(001).">Epitaxial oxide thin films on Si (001).</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 18 (4), 2139-2145 (2000).</li><li>Demkov, A. A., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+the+Sr-induced+reconstruction+of+the+Si+(001)+surface.">Theory of the Sr-induced reconstruction of the Si (001) surface.</a> J. Appl. Phys. 103 (10), 103710 (2008).</li><li>Zhang, X., 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=Atomic+and+electronic+structure+of+the+Si/SrTiO3+interface.">Atomic and electronic structure of the Si/SrTiO3 interface.</a> Phys. Rev. B. 68 (12), 125323 (2003).</li><li>Ashman, C. R., F&#246;rst, C. J., Schwarz, K., Bl&#246;chl, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First-principles+calculations+of+strontium+on+Si(001).">First-principles calculations of strontium on Si(001).</a> Phys. Rev. B. 69 (7), 075309 (2004).</li><li>Kamata, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-k/Ge+MOSFETs+for+future+nanoelectronics.">High-k/Ge MOSFETs for future nanoelectronics.</a> Mater. Today. 11 (1-2), 30-38 (2008).</li><li>Fischetti, M. V., Laux, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Band+structure,+deformation+potentials,+and+carrier+mobility+in+strained+Si,+Ge,+and+SiGe+alloys.">Band structure, deformation potentials, and carrier mobility in strained Si, Ge, and SiGe alloys.</a> J. Appl. Phys. 80 (4), 2234-2252 (1996).</li><li>Liang, Y., Gan, S., Wei, Y., Gregory, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Sr+adsorption+on+stability+of+and+epitaxial+SrTiO3+growth+on+Si(001)+surface.">Effect of Sr adsorption on stability of and epitaxial SrTiO3 growth on Si(001) surface.</a> Phys. Status Solidi B. 243 (9), 2098-2104 (2006).</li><li>McDaniel, M. D., 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=A+Chemical+Route+to+Monolithic+Integration+of+Crystalline+Oxides+on+Semiconductors.">A Chemical Route to Monolithic Integration of Crystalline Oxides on Semiconductors.</a> Adv. Mater. Interfaces. 1 (8), (2014).</li><li>Leskel&#228;, M., Ritala, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+layer+deposition+(ALD):+from+precursors+to+thin+film+structures.">Atomic layer deposition (ALD): from precursors to thin film structures.</a> Thin Solid Films. 409 (1), 138-146 (2002).</li><li>George, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Layer+Deposition:+An+Overview.">Atomic Layer Deposition: An Overview.</a> Chem. Rev. 110 (1), 111-131 (2010).</li><li>McDaniel, M. D., Posadas, A., Wang, T., Demkov, A. A., Ekerdt, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+and+characterization+of+epitaxial+anatase+TiO2(001)+on+SrTiO3-buffered+Si(001)+using+atomic+layer+deposition.">Growth and characterization of epitaxial anatase TiO2(001) on SrTiO3-buffered Si(001) using atomic layer deposition.</a> Thin Solid Films. 520 (21), 6525-6530 (2012).</li><li>McDaniel, M. D., 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=Growth+of+epitaxial+oxides+on+silicon+using+atomic+layer+deposition:+Crystallization+and+annealing+of+TiO2+on+SrTiO3-buffered+Si(001).">Growth of epitaxial oxides on silicon using atomic layer deposition: Crystallization and annealing of TiO2 on SrTiO3-buffered Si(001).</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 30 (4), 04E11 (2012).</li><li>McDaniel, M. D., 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=Epitaxial+strontium+titanate+films+grown+by+atomic+layer+deposition+on+SrTiO3-buffered+Si(001)+substrates.">Epitaxial strontium titanate films grown by atomic layer deposition on SrTiO3-buffered Si(001) substrates.</a> J. Vac. Sci. Technol. A. 31 (1), 01A136 (2013).</li><li>Ngo, T. Q., 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=Epitaxial+growth+of+LaAlO3+on+SrTiO3-buffered+Si+(001)+substrates+by+atomic+layer+deposition.">Epitaxial growth of LaAlO3 on SrTiO3-buffered Si (001) substrates by atomic layer deposition.</a> J. Cryst. Growth. 363, 150-157 (2013).</li><li>Ngo, T. Q., 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=Epitaxial+c-axis+oriented+BaTiO3+thin+films+on+SrTiO3-buffered+Si(001)+by+atomic+layer+deposition.">Epitaxial c-axis oriented BaTiO3 thin films on SrTiO3-buffered Si(001) by atomic layer deposition.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (8), 082910 (2014).</li><li>McDaniel, M. D., 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=Incorporation+of+La+in+epitaxial+SrTiO3+thin+films+grown+by+atomic+layer+deposition+on+SrTiO3-buffered+Si+(001)+substrates.">Incorporation of La in epitaxial SrTiO3 thin films grown by atomic layer deposition on SrTiO3-buffered Si (001) substrates.</a> J. Appl. Phys. 115 (22), 224108 (2014).</li><li>McDaniel, M. D., 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=Atomic+layer+deposition+of+crystalline+SrHfO3+directly+on+Ge+(001)+for+high-k+dielectric+applications.">Atomic layer deposition of crystalline SrHfO3 directly on Ge (001) for high-k dielectric applications.</a> J. Appl. Phys. 117 (5), 054101 (2015).</li><li>Jahangir-Moghadam, M., 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=Band-Gap+Engineering+at+a+Semiconductor-Crystalline+Oxide+Interface.">Band-Gap Engineering at a Semiconductor-Crystalline Oxide Interface.</a> Adv. Mater. Interfaces. 2 (4), (2015).</li><li>Posadas, A., 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=Epitaxial+integration+of+ferromagnetic+correlated+oxide+LaCoO3+with+Si+(100).">Epitaxial integration of ferromagnetic correlated oxide LaCoO3 with Si (100).</a> Appl. Phys. Lett. 98 (5), 053104 (2011).</li><li>Ponath, P., Posadas, A. B., Hatch, R. C., Demkov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+a+clean+Ge(001)+surface+using+oxygen+plasma+cleaning.">Preparation of a clean Ge(001) surface using oxygen plasma cleaning.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 31 (3), 031201 (2013).</li><li>Braun, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Applied RHEED: Reflection High-Energy Electron Diffraction During Crystal Growth. , (1999).</li><li>Moulder, J. F., Stickle, W. F., Sobol, P. E., Bomben, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. , (1992).</li><li>Vehkam&#228;ki, M., Hatanp&#228;&#228;, T., H&#228;nninen, T., Ritala, M., Leskel&#228;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+SrTiO3+and+BaTiO3+thin+films+by+atomic+layer+deposition.">Growth of SrTiO3 and BaTiO3 thin films by atomic layer deposition.</a> Electrochem. Solid-State Lett. 2 (10), 504-506 (1999).</li><li>Vehkam&#228;ki, M., 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=Atomic+Layer+Deposition+of+SrTiO3+Thin+Films+from+a+Novel+Strontium+Precursor-Strontium-bis(tri-isopropyl+cyclopentadienyl).">Atomic Layer Deposition of SrTiO3 Thin Films from a Novel Strontium Precursor-Strontium-bis(tri-isopropyl cyclopentadienyl).</a> Chem. Vap. Depos. 7 (2), 75-80 (2001).</li><li>Ritala, M., Leskel&#228;, M., Niinisto, L., Haussalo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Titanium+isopropoxide+as+a+precursor+in+atomic+layer+epitaxy+of+titanium+dioxide+thin+films.">Titanium isopropoxide as a precursor in atomic layer epitaxy of titanium dioxide thin films.</a> Chem. Mater. 5 (8), 1174-1181 (1993).</li><li>Aarik, J., Aidla, A., Uustare, T., Ritala, M., Leskel&#228;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Titanium+isopropoxide+as+a+precursor+for+atomic+layer+deposition:+characterization+of+titanium+dioxide+growth+process.">Titanium isopropoxide as a precursor for atomic layer deposition: characterization of titanium dioxide growth process.</a> Appl. Surf. Sci. 161 (3-4), 385-395 (2000).</li><li>Premkumar, P. A., Delabie, A., Rodriguez, L. N. J., Moussa, A., Adelmann, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roughness+evolution+during+the+atomic+layer+deposition+of+metal+oxides.">Roughness evolution during the atomic layer deposition of metal oxides.</a> J. Vac. Sci. Technol. A. 31 (6), 061501 (2013).</li></ol>

Yazarlar ifşa etmek rakip mali çıkarlarını yok yok.

ALD kullanarak Perovskite epitaksiyel büyürken Ge alt tabakanın temizlik başarısının anahtarıdır. Bir Ge alt tabaka yağ alma ve deoxidization ve deoxidization ve STO birikimi arasındaki süreyi arasında geçirdiği zaman miktarı, en az tutulmalıdır. Numuneler dahi UHV ortamında kirletici maruz tabidir. Uzun süreli maruz kalma zayıf film büyümesi ile sonuçlanan, tesadüfi karbon ya da Ge yeniden oksidasyon tozun yeniden ortama bırakılmasına yol açabilmektedir. Bu grup, C-kirleri çıkarmak için ...

Perovskit malzemeler nedeniyle son derece simetrik kübik veya pseudocubic yapısı ve özellikleri sayısız giderek daha çekici hale gelmektedir. Bu malzemeler, genel formül ABO 3 ile, altı, oksijen atomu ile koordine 12 oksijen atomuyla ve oda atomu ile koordine bir atomu içerir. onların basit yapısı, olası elemanların henüz geniş nedeniyle, perovskit malzemeler heteroyapı cihazlar için ideal aday sağlar. Epitaksiyel oksit heteroyapılar ferromanyetik övünme, 1-3 anti-/ ferroelektrik, 4 multiferroic, 5-8 süperiletken, 7 -. 12 ve manyetik direnç işlevleri 13,14 bu istenen elektronik özelliklerinin çoğu Arayüzey ve malzemeler arasındaki temiz, ani geçişler üzerinde böylece bağlıdır. Perovskite aile üyeleri arasında paylaşılan neredeyse özdeş yapısı ve örgü sabitleri mükemmel l izinattice uygun ve bu nedenle yüksek kaliteli arayüzleri. Kolayca kafes uyumlu birbirlerine yanı sıra bazı yarı iletkenler için, perovskit oksitler artık yeni nesil metal oksit yarıiletken elektronik döndü ediliyor. İlk Perovskite stronsiyum titanat ile ortaya silikon ile kristal oksitler, monolitik entegrasyonu, SrTiO 3 (STO), McKee ve arkadaşları tarafından, 15 perovskit-yarıiletken dahil olan elektronik cihazların gerçekleştirilmesine yönelik bir anıtsal bir adım oldu. Moleküler demet epitaksi (MBE) için katman-katman büyüme silikona oksitlerin epitaksiyel geliştirme için birincil tekniği, hem de amorf, ara yüzey SİO2 oluşumunu kontrol etmek için gerekli olan ayarlanabilir oksijen kısmi basıncı 16 -. 19 tipik MBE büyüme Si STO (001) SiO 2 Sr destekli deoksidasyon ile elde edilir. ultra yüksek vakum (UHV) koşullar altında, SrO uçucu ve subTermal buharlaşma ject. SrO termodinamik stronsiyum metal ve SİO2 tercih edilir olduğundan, Sr depozisyon SiO2 katmandan oksijen temizler ve elde edilen SrO yüzeyinden buharlaşır. Bu süreçte silikon yüzey dimerize silikon atomlarının satırları oluşturan yüzeyinde bir 2 × 1 yeniden yaşar. Uygun, ½ yeniden yüzeyde Sr atomların tek katmanlı (ML) kapsama Bu dimer satırlara göre oluşturulan boşlukları doldurur. 20 ½ ML kapsama oksijen basıncı dikkatli kontrolü ile, SiO2 önlemek veya ara yüzey kontrol edebilirsiniz, koruyucu bir katman sağlar sonraki oksit büyüme sırasında oluşumu 21 -. STO durumunda 23 (ve benzer kafes maç ile perovskit), elde edilen kafes 45 ° döndürülür düzlem şekilde (001) STO ‖ (001) Si ve (100) STO ‖ (110) Si, Si arasındaki kayıt sağlayan (3.84Å Si-Si mesafe) ve STO (STO üzerinde sadece hafif basınç suş ile a = 3,905 Å). Bu kayıt, yüksek kaliteli arayüzleri ve sahip arzu edilen özelliklere için gereklidir. Silikon nedeniyle arayüzey oksit yüksek kalitede endüstriyel anlamlı oldu, ama SiO 2 kullanım küçük özellik boyutlarında eşdeğer performans yeteneğine malzemeler için aşamalı ediliyor. SiO 2 deneyimleri yüksek kaçak akım zaman ultra-ince ve bu cihaz performansını azaltır. Daha küçük özellik boyutları için talep SiO 2 performans eşdeğer sağlamak ve faktör k /3.9 tarafından SiO 2 fiziksel olarak daha kalındır yüksek dielektrik sabitleri, k perovskit oksit filmleri ile karşılanabilir. Ayrıca, alternatif yarı iletkenler, germanyum gibi, nedeni silikon daha yüksek elektron ve delik hareketlilik daha hızlı cihaz çalışması için potansiyel sunmaktadır. 24,25 Germanyum da INTERF vardıracial oksit, coğrafi 2 fakat SiO 2 aksine, kararsız ve termal deoksidasyon bağlıdır. Bu durumda, 2 x 1 yeniden UHV durumunda basit ısıl tavlama ile elde edilebilir, ve bir koruyucu, Sr tabaka perovskit çökelmesi sırasında ara yüzey oksit gelişimini engellemek için gereksizdir. 26 MBE sunduğu büyüme belirgin kolaylıkla rağmen, atomik, tabaka (ALD) oksit malzemeleri ticari üretim için MBE daha büyütülebilir ve maliyet etkin bir yöntem temin etmektedir. 27,28 ALD kendiliğinden olan alt-tabaka, gaz halindeki öncülerinin dozlarda kullanmaktadır alt-tabaka yüzeyi ile reaksiyonunda sınırlayıcı. Bu nedenle, ideal ALD işleminde, en fazla bir atom tabakası yüzeyi üzerine ek malzeme birikmez gezinir aynı ön-maddesinin sürekli dozlama herhangi bir ön-maddesini bırakılır. Reaktif işlevsellik, bir ko-reaktan ile birlikte, genellikle bir oksitleyici veya indirgeyici öncüsünü geri (örnSu veya amonyak). Önceki çalışma böyle bir anataz TiO2, SrTiO 3, BaTiO 3 ve LaAlO 3 gibi çeşitli Perovskite filmlerin ALD büyüme göstermiştir, MBE aracılığıyla yetiştirilen dört birim hücre kalınlığında STO ile tamponlu olmuştu Si (001) üzerine. 29 - 34 kristal oksitler tamamen MBE büyüme olarak, ½ temiz Si (001) üzerine Sr tek katmanlı kapsama tekniği (~ 10 -7 Torr) doğal basınç altında SiO 2 oluşumuna karşı bir bariyer sağlamak için yeterlidir. Bununla birlikte, yaklaşık 1 Torr tipik ALD çalışma basınçları altında, önceki çalışma STO dört ünite hücreleri Si yüzey oksitleme önlemek için gerekli olduğunu göstermiştir. 29 Burada ayrıntılı prosedür GEO 2 istikrarsızlık kullanır ve bir MBE yetişen tampon katmanı gerek kalmadan ALD aracılığıyla germanyum üzerinde STO monolitik entegrasyona sahip. 26 Dahası, onun üzerinde Ge-Ge atomlar mesafe (3,992 Å) (100) yüzeyi Si (001) ile birlikte görülmektedir STO benzer bir epitaksiyel kayıt için izin verir. Burada sunulan prosedür Ge üzerinde STO özgü olsa da, hafif değişiklikler germanyum üzerinde Perovskite filmlerin çeşitli monolitik entegrasyonu için izin verebilir. Nitekim, kristal SrHfO 3 ve BaTiO 3 filmlerin doğrudan ALD büyümesi Ge üzerinde bildirilmiştir. 35,36 Ek olanaklar potansiyel kapı oksit içeren, SrZr ALD perovskit büyüme önceki çalışmalarda bina, son olarak Ti 1-x O 3. 37 x Si dört birim hücre STO film üzerinde (001) 29-34 STO / Si platformunda yetiştirilen olabilir herhangi bir film gibi LaAlO 3 ve LaCoO olarak Ge bir ALD yetiştirilen STO tampon filmi, üzerinde yetiştirilen olabilir düşündürmektedir 3.. 32,38 oksit heteroyapıların ve Perovskite oksitler arasındaki olağanüstü benzerlik mevcut özelliklerin çokluğu bu prosedürün t yararlanılabilir düşündürmektedirDaha önce o çalışma böyle bir endüstriyel açıdan tekniği ile zor veya imkansız büyüme kombinasyonları. Şekil 1 ALD, MBE ve 12 metrelik transfer hattı ile bağlı analitik odaları kapsar vakum sisteminin şematik göstermektedir. Numuneler, her bölmesi arasında vakum içinde aktarılabilir. Transfer hattının taban basıncı üç iyon pompaları ile yaklaşık 1.0 x 10 -9 Torr tutulur. Ticari açı çözüldü ultraviyole ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) sistemi, analitik odasındaki basınç, yaklaşık 1.0 x 10 -9 Torr&#39;a tutulur, öyle ki, bir iyon pompası ile korunur. ALD Reaktör 20 cm 460 cm3 hacmi ve uzunluğu olan bir dikdörtgen, özel yapılmış, paslanmaz çelik bir bölme olabilir. ALD reaktörünün şematik bir şekil 2 &#39;de gösterilmiştir. Reaktör sıcak duvar, sürekli çapraz akım tipi reaktördür.bir reaktör içerisine yerleştirildi Örnekler alt-tabakanın tepe yüzeyi ve oda tavan ve alt-tabakanın alt ve oda zemin arasında 1.9 cm arasında 1.7 cm&#39;lik bir açıklık vardır. ayrı bir güç kaynağı ile bir ısıtma bandı, egzoz bağlantı dışına yaklaşık olarak 2 cm odacık sarılı ve reaktör duvarlarının ısı kontrolünü sağlamaktadır. Bir sıcaklık kontrol ısıtma bant ve dış reaktör duvarı arasında yer alan bir termal çift tarafından alınan bir sıcaklık ölçümü göre ısıtma bant güç girişi ayarlar. Reaktör daha sonra tamamen üç varyak tarafından sağlanan sabit bir güç ilave ısıtma bantları ve alüminyum folyo kaplama ile cam elyaf yün son kat olarak düzgün bir ısıtma teşvik etmek için izolasyon sağlar ile sarılır. Varyaklar güç çıkışı ayarlanır reaktörün (özel bir güç kaynağı kapalı) rölanti sıcaklığı yaklaşık 175 ° C olduğu gibi. Reaktör Pa.s&#39;denğı gibi çevre havası ile soğutulmuştur. Alt-tabaka sıcaklığının doğrudan takılmış bir alt-tabaka ölçülerek tS (° C) alt-tabaka ve (° C), T, C sıcaklığı doğrusal uygunlaştırma eşitliğini (1) reaktör duvarının sıcaklığı kullanılarak hesaplanmıştır elde edilen bir termokupl. Bir sıcaklık profili nedeniyle transfer hattına reaktörü bağlayan soğuk kapak valfinin bölmenin akış yönü boyunca vardır; akış yönüne dik sıcaklık profili göz ardı edilebilir. Sıcaklık profili örnek ön kenarında daha zengin bir Sr çökelmesini neden olur, ancak örnek boyunca bileşimin değişimi XPS göre olan (örneğin ön ve arka kenarlar arasında,% 5 daha az fark) küçüktür. 31 egzoz reaktör, bir turbomoleküler pompa ve bir mekanik pompa bağlanmıştır. ALD işlemi sırasında reaktör yaklaşık 1 Torr&#39;da basıncı korumak için, mekanik pompa ile pompalanır. Aksi takdirde, reactoBasınçlı bir turbomoleküler pompa ile 2.0 x 10 -6 Torr altında tutulur. (1) T s = 0.977T c + 3.4 MBE bölmesi yaklaşık 2,0 x 10 -9 Torr veya daha düşük bir sirojenik pompa ile bir temel basınç altında muhafaza edilir. MBE odası içinde çeşitli türlerin kısmi basıncı bir artık gaz analiz cihazı ile kontrol edilmektedir. H2 arka basıncı, yaklaşık 1.0 x 10 -9 torr O 2 olanlar ise, CO, N2, CO2 ve H2O, 1.0 den daha az x 10 -10 Torr&#39;a bulunmaktadır. Buna ek olarak, MBE odası da RHEED (altı efüzyon hücreleri, dört cep elektron ışın evaporatör, bir atom azot plazma kaynağı ve yüksek hassasiyetli piezoelektrik kaçak vana ile bir atom oksijen plazma kaynağı ve bir yansıması yüksek enerjili elektron kırınımı ile donatılmıştır in situ büyüme ve kristalleşme gözlemlerde gerçek zamanlı) sistemi. Sample manipülatör alt-tabaka, bir oksijen dayanıklı silisyum karbür ısıtıcı kullanılarak 1000 ° C sıcaklığa kadar ısıtılabilir sağlar.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="963">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:285px;">MBE</td>
			<td style="width:235px;">DCA</td>
			<td style="width:143px;">M600</td>
			<td style="width:301px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Cryopump for MBE</td>
			<td>Brooks Automation, Inc.</td>
			<td>On-Board 8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Residual Gas Analyzer for MBE</td>
			<td>Extorr, Inc.</td>
			<td>XT200M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ALD Reaction Chamber</td>
			<td>Huntington Mechanical Laboratories</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom manufactured, hot-wall, stainless steel, rectangular (~20 cm long, 460 cm3)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ALD Saturator</td>
			<td>Swagelok/Larson Electronic Glass</td>
			<td>See comments</td>
			<td>Custom-built from parts supplied by Swagelok and Larson Electronic Glass. The saturator is made out of 316 stainless steel and Pyrex. All parts are connected via butt welding. Swagelok catalog numbers:SS-4-VCR-7-8VCRF, SS-4-VCR-1, SS-8-VCR-1-03816, SS-8-VCR-3-8MTW, 316L-12TB7-6-8, SS-8-VCR-9, SS-4-VCR-3-4MTW, SS-T2-S-028-20&#160; Larson Electronic Glass catalog number: SP-075-T</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Manual Valves for Saturators</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>SS-DLVCR4-P and 6LVV-DPFR4-P.</td>
			<td>Both diaphragm-sealed valves are used interchangably by this group. The specific connectors (VCR male/female/etc.) to use will depend on the actual system design.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ALD Valves</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>6LVV-ALD3TC333P-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ALD System Tubing</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td></td>
			<td>316L tubing of various sizes. This group uses inner diameter of 1/4&#34;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ALD power supply</td>
			<td>AMETEK Programmable Power, Inc.</td>
			<td>Sorensen DCS80-13E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ALD Temperature Controller</td>
			<td>Schneider Electric</td>
			<td>Eurotherm 818P4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ALD Valve Controller&#160;</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>LabView</td>
			<td>Program developed within the group</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">XPS</td>
			<td>VG Scienta</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">RHEED</td>
			<td>Staib Instruments</td>
			<td>CB801420</td>
			<td>18 keV at ~3&#176; incident angle</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">RHEED Analysis System</td>
			<td>k-Space Associates</td>
			<td>kSA 400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Digital UV Ozone System</td>
			<td>Novascan</td>
			<td>PSD-UV 6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ozone Elimination System</td>
			<td>Novascan</td>
			<td>PSD-UV OES-1000D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Strontium bis(triisopropylcyclopentadienyl)</td>
			<td>Air Liquide</td>
			<td>HyperSr</td>
			<td>Mildly reactive to air and water. Further information supplied by Air Liquide can be found at https://www.airliquide.de/inc/dokument.php/standard/1148/airliquide-hypersr-datasheet.pdf</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Titanium tetraisopropoxide (TTIP)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>87560</td>
			<td>Flammable in liquid and vapor phase</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Ge (001) wafer</td>
			<td>MTI Corporation</td>
			<td>GESBA100D05C1</td>
			<td>4&#34;, single-side polished Sb-doped wafer with &#961; &#8776; 0.04 &#937;-cm</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Argon (UHP)</td>
			<td>Praxair</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Deionized Water</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>18.2 M&#937;-cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

epitaxial growth of perovskite strontium titanate on germanium via atomic layer deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and conformality by taking advantage of self-limiting reactions between vapor-phase precursors and the growing film. Perovskite oxides present potential for next-generation electronic materials, but to-date have mostly been deposited by physical methods. This work outlines a method for depositing SrTiO3 (STO) on germanium using ALD. Germanium has higher carrier mobilities than silicon and therefore offers an alternative semiconductor material with faster device operation. This method takes advantage of the instability of germanium's native oxide by using thermal deoxidation to clean and reconstruct the Ge (001) surface to the 2&#215;1 structure. 2-nm thick, amorphous STO is then deposited by ALD. The STO film is annealed under ultra-high vacuum and crystallizes on the reconstructed Ge surface. Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) is used during this annealing step to monitor the STO crystallization. The thin, crystalline layer of STO acts as a template for subsequent growth of STO that is crystalline as-grown, as confirmed by RHEED. In situ X-ray photoelectron spectroscopy is used to verify film stoichiometry before and after the annealing step, as well as after subsequent STO growth. This procedure provides framework for additional perovskite oxides to be deposited on semiconductors via chemical methods in addition to the integration of more sophisticated heterostructures already achievable by physical methods.

Bir temizlenmiş ve oksijensiz Ge substrattan Şekiller 5 ve 6, tipik bir x-ışını fotoelektron spektrumları ve RHEED ve görüntüler. Bir başarı-oksijensiz Ge alt tabaka onun &quot;gülen yüz&quot; 2 × 1 yeniden RHEED desen ile karakterizedir. 26,39 Ayrıca, Kikuchi hatları da temizlik ve numunenin uzun menzilli sırasını gösterir RHEED görüntülerde, görülmektedir. 40 Netlik ve kırınım deseni y...

Watch this Scientific Journal Video about Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition at JoVE.com

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Bu çalışma atomik tabaka birikimi ile germanyum yüzeylerde doğrudan kristal SrTiO 3 büyümesi ve karakterizasyonu için prosedürler ayrıntıları. Prosedür metal oksit yarı iletken cihazlar için yarı iletkenler üzerine monolitik oksitler entegre bir all-kimyasal büyüme yönteminin yeteneğini gösterir.

Atomik Katman Biriktirme aracılığıyla Germanyum üzerinde Perovskit Stronsiyum Titanate Epitaksiyel Büyüme

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

epitaxial-growth-perovskite-strontium-titanate-on-germanium-via

Research

JoVE Journal

Chemistry

12.3K Görüntüleme.  The University of Texas at Austin.  Bu çalışma atomik tabaka birikimi ile germanyum yüzeylerde doğrudan kristal SrTiO 3 büyümesi ve karakterizasyonu için prosedürler ayrıntıları. Prosedür metal oksit yarı iletken cihazlar için yarı iletkenler üzerine monolitik oksitler entegre bir all-kimyasal büyüme yönteminin yeteneğini gösterir. 

Video: Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high surface area microporous materials, such as metal-organic frameworks (MOFs), unique challenges present themselves for PECVD treatments. Herein the protocol for development of a MOF that was previously unstable to humid conditions is presented. The protocol describes the synthesis of Cu-BTC (also known as HKUST-1), the treatment of Cu-BTC with PECVD of perfluoroalkanes, the aging of materials under humid conditions, and the subsequent ammonia microbreakthrough experiments on milligram quantities of microporous materials. Cu-BTC has an extremely high surface area (~1,800 m2/g) when compared to most materials or surfaces that have been previously treated by PECVD methods. Parameters such as chamber pressure and treatment time are extremely important to ensure the perfluoroalkane plasma penetrates to and reacts with the inner MOF surfaces. Furthermore, the protocol for ammonia microbreakthrough experiments set forth here can be utilized for a variety of test gases and microporous materials.

Herein the procedures for plasma enhanced chemical vapor deposition of perfluoroalkanes on microporous materials such as metal-organic frameworks to enhance their stability and hydrophobicity are described. Furthermore, breakthrough testing of milligram quantities of samples is described in detail.

Plazma ile Hidrofobik Metal-Organik Altyapıları hazırlanması Amonyak Kaldırma için perfluorobütanlar Kimyasal Buhar Kaplama Geliştirilmiş

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Kimya

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Synthesis and Reaction Chemistry of Nanosize Monosodium Titanate

This paper describes the synthesis and peroxide-modification of nanosize monosodium titanate (nMST), along with an ion-exchange reaction to load the material with Au(III) ions. The synthesis method was derived from a sol-gel process used to produce micron-sized monosodium titanate (MST), with several key modifications, including altering reagent concentrations, omitting a particle seed step, and introducing a non-ionic surfactant to facilitate control of particle formation and growth. The resultant nMST material exhibits spherical-shaped particle morphology with a monodisperse distribution of particle diameters in the range from 100 to 150&#160;nm. The nMST material was found to have a Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area of 285 m2g-1, which is more than an order of magnitude higher than the micron-sized MST. The isoelectric point of the nMST measured 3.34 pH units, which is a pH unit lower than that measured for the micron-size MST. The nMST material was found to serve as an effective ion exchanger under weakly acidic conditions for the preparation of an Au(III)-exchange nanotitanate. In addition, the formation of the corresponding peroxotitanate was demonstrated by reaction of the nMST with hydrogen peroxide.

The surfactant mediated sol-gel synthesis of nanosized monosodium titanate is described, along with preparation of the corresponding peroxide modified material. An ion-exchange reaction with Au(III) is also presented.

Nanoboyutlu Monosodyum Titanate Sentezi ve Reaksiyon Kimya

This paper describes the synthesis and peroxide-modification of nanosize monosodium titanate (nMST), along with an ion-exchange reaction to load the ...

Layer-by-layer Synthesis and Transfer of Freestanding Conjugated Microporous Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in combination with their outstanding thermal and chemical stability, and low densities. However, their insoluble nature causes problems in their processing since usually applied techniques such as spin coating are not available. Especially for membrane applications, where the processing of CMP as thin films is desirable, the processing problems have hindered their commercial application.
Here we describe the interfacial synthesis of CMP thin films on functionalized substrates via molecular layer-by-layer (l-b-l) synthesis. This process allows the preparation of films with desired thickness and composition and even desired composition gradients.
The use of sacrificial supports allows the preparation of freestanding membranes by dissolution of the support after the synthesis. To handle such ultra-thin freestanding membranes the protection with sacrificial coatings showed great promise, to avoid rupture of the nanomembranes. To transfer the nanomembranes to the desired substrate, the coated membranes are upfloated at the air-liquid interface and then transferred via dip coating.

In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.

Katman-katman Sentezi ve Müstakil Konjuge mikro gözenekli polimer Nanomembranlar Devri

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step process based on the preparation of a sol in a one-pot synthesis which is followed by the deposition of a gel film on Si(100) substrates by evaporation induced self-assembly using the dip-coating technique and ends with a thermal treatment of the material to induce the gel crystallization and the growth of the quartz film. The formation of a silica gel is based on the reaction of a tetraethyl orthosilicate and water, catalyzed by HCl, in ethanol. However, the solution contains two additional components that are essential for preparing mesoporous epitaxial quartz films from these silica gels dip-coated on Si. Alkaline earth ions, like Sr2+ act as glass melting agents that facilitate the crystallization of silica and in combination with cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) amphiphilic template form a phase separation responsible of the macroporosity of the films. The good matching between the quartz and silicon cell parameters is also essential in the stabilization of quartz over other SiO2 polymorphs and is at the origin of the epitaxial growth.

A protocol is presented for the preparation of piezoelectric macroporous epitaxial films of quartz on silicon by solution chemistry using dip-coating and thermal treatments in air.

Kimyasal Çözüm Biriktirme tarafından Silisyum üzerinde Makrogözenekli Epitaksiyel Kuvars Filmlerin Hazırlanması

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide (CdSe@CdS) nanorod photocatalysts. Seeded rods are grown using a colloidal hot-injection method and then moved to an aqueous medium by ligand exchange. CdSe@CdS nanorods, an iridium precursor and other salts are mixed and illuminated. The deposition process is initiated by absorption of photons by the semiconductor particle, which results with formation of charge carriers that are used to promote redox reactions. To insure photochemical oxidative growth we used an electron scavenger. The photogenerated holes oxidize the iridium precursor, apparently in a mediated oxidative pathway. This results in the growth of high quality crystalline iridium oxide particles, ranging from 0.5 nm to about 3 nm, along the surface of the rod. Iridium oxide grown on CdSe@CdS heterostructures was studied by a variety of characterization methods, in order to evaluate its characteristics and quality. We explored means for control over particle size, crystallinity, deposition location on the CdS rod, and composition. Illumination time and excitation wavelength were found to be key parameters for such control. The influence of different growth conditions and the characterization of these heterostructures are described alongside a detailed description of their synthesis. Of significance is the fact that the addition of iridium oxide afforded the rods astounding photochemical stability under prolonged illumination in pure water (alleviating the requirement for hole scavengers).

A protocol for the photochemical oxidative growth of small crystalline iridium oxide nanoparticles on the surface of CdSe@CdS seeded rod nanoparticles is presented.

CdSe @ CdS nanorods üzerinde İridyum Oksit Nanopartiküller Fotokimyasal Oksidatif Büyüme

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide ...

Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to achieve device efficiencies exceeding other thin film device technologies. Yet, large variations in device efficiency and basic physical properties are reported. This is due to unintentional variations during film processing, which have not been sufficiently investigated so far. We therefore conducted an extensive study of the morphology and electronic structure of a large number of CH3NH3PbI3 perovskite where we show how the preparation method as well as the mixing ratio of educts methylammonium iodide and lead(II) iodide impact properties like film formation, crystal structure, density of states, energy levels, and ultimately the solar cell performance.

We present an extensive study on the effects of different fabrication methods for organic/inorganic perovskite thin films by comparing crystal structures, density of states, energy levels, and ultimately the solar cell performance.

Film Oluşumunda Hybrid Perovskit Fabrikasyon Yöntemleri, Elektronik Yapısı ve Güneş Pili Performans Etkisi

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. Conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), and a semiconducting polymer, poly(thieno[3,2-b]thiophene) (PTT), were deposited on unconventional highly-disordered and textured substrates with high surface areas, such as paper, towels and fabrics. This reported deposition chamber is an improvement of previous vapor reactors because our system can accommodate both volatile and nonvolatile monomers, such as 3,4-propylenedioxythiophene and thieno[3,2-b]thiophene. Utilization of both solid and liquid oxidants are also demonstrated. One limitation of this method is that it lacks sophisticated in situ thickness monitors. Polymer coatings made by the commonly used solution-based coating methods, such as spin-coating and surface grafting, are often not uniform or susceptible to mechanical degradation. This reported vapor phase deposition method overcomes those drawbacks and is a strong alternative to common solution-based coating methods. Notably, polymer films coated by the reported method are uniform and conformal on rough surfaces, even at a micrometer scale. This feature allows for future application of vapor deposited polymers in electronics devices on flexible and highly textured substrates.

This paper presents a protocol for reactive vapor deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), and poly(thieno[3,2-b]thiophene) films on glass slides and rough substrates, such as textiles and paper.

Reaktif Buhar biriktirme rasgele yüzeylerde konjuge polimer filmleri

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material that can be subsequently treated by dip coating. Dip coating with a sol preparation provides a supported porous layer on the fabric. In this case, the porous layer is a porphyrin functionalized sorbent system based on a powdered material that has been demonstrated previously for the capture and conversion of phosgene. A representative coating is applied to cotton fabric at a loading level of 10 mg/g. This coating has minimal impact on water vapor transport through the fabric (93% of the support fabric rate) while significantly reducing transport of 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) through the material (7% of support fabric rate). The described approaches are suitable for use with other fabrics providing amine and hydroxyl groups for modification and can be used in combination with other sol preparations to produce varying functionality.

This report details a microwave-initiated approach for deposition of porphyrin functionalized porous organosilicate sorbents on a cotton fabric and demonstrates reduction in 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) transport through the fabric resulting from this treatment.

Kumaş destekler gözenekli Sorbentler birikimi

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material ...

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven effective in gas adsorption, separations, and catalysis. MOFs are most commonly synthesized as bulk powder, requiring additional processes to adhere them to functional devices and fabrics that risk decreasing the powder porosity and adsorption capacity. Here, we demonstrate a method of first coating fabrics with metal oxide films using atomic layer deposition (ALD). This process creates conformal films of controllable thickness on each fiber, while providing a more reactive surface for MOF nucleation. By submerging the ALD coated fabric in solution during solvothermal MOF synthesis, the MOFs create a conformal, well-adhered coating on the fibers, resulting in a MOF-functionalized fabric, without additional adhesion materials that may block MOF pores and functional sites. Here we demonstrate two solvothermal synthesis methods. First, we form a MIL-96(Al) layer on polypropylene fibers using synthetic conditions that convert the metal oxide to MOF. Using initial inorganic films of varying thicknesses, diffusion of the organic linker into the inorganic allows us to control the extent of MOF loading on the fabric. Second, we perform a solvothermal synthesis of UiO-66-NH2 in which the MOF nucleates on the conformal metal oxide coating on polyamide-6 (PA-6) fibers, thereby producing a uniform and conformal thin film of MOF on the fabric. The resulting materials can be directly incorporated into filter devices or protective clothing and eliminate the maladroit qualities of loose powder.

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks are effective in gas storage and heterogeneous catalysis, but typical synthesis methods result in loose powders that are difficult to incorporate into smart materials. We demonstrate a method of first coating fabrics with ALD metal oxides, resulting in conformal films of MOF on the fabrics during solvothermal synthesis.

Solvothermal sentez MIL-96 ve UIO-66-NH2 atom katman üzerinde Metal oksit kaplama Fiber paspaslar üzerine yatırılır.

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven ...