Name: fabrication of spatially confined complex oxides
Uploaded: 2013-07-01T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides at JoVE.com

Denne indsats blev helt støttet af den amerikanske DOE, Office of Basic Energy Sciences, materialevidenskab og Engineering Division.

1.. Sample Vækst Fabrication <ol><li> Rens et 5 mm x 5 mm x 0,5 mm enkelt krystal substrat med en miscut vinkel &lt;0,1 grader såsom SrTiO 3 eller LaAlO 3 med acetone og derefter vand i en ultralydsrenser i 10 min hver. At få en TiO2 terminering på SrTiO 3 etch substratet i 10% hydrogenfluorid i 30 sek og skylles i vand i 1 min, efterfulgt af en udglødning ved 1.100 ° C i 10 timer. Efter rengøring monteres underlaget på et varmeapparat egnet til ultrahøj vakuum. </l...

<ol>
	<li>Ahn, C. H., Triscone, J. -. M., Mannhart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field+effect+in+correlated+oxide+systems.">Electric field effect in correlated oxide systems.</a> Nature. 424, 1015-1018 (2003).</li><li>Basov, D. N., Averitt, R. D., Van der Marel, D., Dressel, M., Haule, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodynamics+of+correlated+electron+materials.">Electrodynamics of correlated electron materials.</a> Reviews of Modern Physics. 83, 471-541 (2011).</li><li>Waser, R., Aono, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoionics-based+resistive+switching+memories.">Nanoionics-based resistive switching memories.</a> Nat. Mater. 6, 833-840 (2007).</li><li>Willmott, P. R., Huber, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+laser+vaporization+and+deposition.">Pulsed laser vaporization and deposition.</a> Rev. Mod. Phys. 72, 315-328 (2000).</li><li>Eres, H. M. C., G, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+pulsed-laser+deposition+of+complex+oxides.">Recent advances in pulsed-laser deposition of complex oxides.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 20, 264005 (2008).</li><li>Ding, J. F., Jin, K. X., Zhang, Z., Wu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dependence+of+negative+differential+resistance+on+electronic+phase+separation+in+unpatterned+manganite+films.">Dependence of negative differential resistance on electronic phase separation in unpatterned manganite films.</a> Applied Physics Letters. 100, 62402-62404 (2012).</li><li>Ichimiya, A., I, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Reflection High Energy Electron Diffraction. , (2004).</li><li>Guo, H., Sun, 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+diagram+of+La0.7Sr0.3MnO3+thin+films+using+pulsed+laser+deposition.">Growth diagram of La0.7Sr0.3MnO3 thin films using pulsed laser deposition.</a> arXiv. , 1210.5989 (2012).</li><li>Ward, T. Z., Gai, Z., Guo, H. W., Yin, L. F., Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+a+first-order+electronic+phase+transition+in+manganites.">Dynamics of a first-order electronic phase transition in manganites.</a> Physical Review B. 83, 125125 (2011).</li><li>Ward, T. Z., Liang, S., 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=Reemergent+Metal-Insulator+Transitions+in+Manganites+Exposed+with+Spatial+Confinement.">Reemergent Metal-Insulator Transitions in Manganites Exposed with Spatial Confinement.</a> Physical Review Letters. 100, 247204 (2008).</li><li>Ward, T. Z., Zhang, X. G., 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=Time-Resolved+Electronic+Phase+Transitions+in+Manganites.">Time-Resolved Electronic Phase Transitions in Manganites.</a> Physical Review Letters. 102, 87201 (2009).</li><li>Zhai, H. -. Y., Ma, J. 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=Giant+Discrete+Steps+in+Metal-Insulator+Transition+in+Perovskite+Manganite+Wires.">Giant Discrete Steps in Metal-Insulator Transition in Perovskite Manganite Wires.</a> Physical Review Letters. 97, 167201 (2006).</li><li>Wu, T., Mitchell, 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=Creation+and+annihilation+of+conducting+filaments+in+mesoscopic+manganite+structures.">Creation and annihilation of conducting filaments in mesoscopic manganite structures.</a> Physical Review B. 74, 214423 (2006).</li><li>Altissimo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=E-beam+lithography+for+micro-/nanofabrication.">E-beam lithography for micro-/nanofabrication.</a> Biomicrofluidics. 4, 26503-26506 (2010).</li><li>Watt, F., Bettiol, A. A., Van Kan, J. A., Teo, E. J., Breese, M. B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+Beam+Lithography+and+Nanofabrication:+A+Review.">Ion Beam Lithography and Nanofabrication: A Review.</a> International Journal of Nanoscience. 4, 269-286 (2005).</li><li>Urban, J. J., Yun, W. S., Gu, Q., Park, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+single-crystalline+perovskite+nanorods+composed+of+barium+titanate+and+strontium+titanate.">Synthesis of single-crystalline perovskite nanorods composed of barium titanate and strontium titanate.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 1186-1187 (2002).</li><li>Wang, Y., Fan, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+different+magnetic+properties+in+nanosized+Ca0.82La0.18MnO3:+Wires+versus+particles.">The origin of different magnetic properties in nanosized Ca0.82La0.18MnO3: Wires versus particles.</a> Applied Physics Letters. 98, 142502 (2011).</li></ol>

I modsætning enkelt element halvledende materialer såsom Si, kan fremstillingen af ​​komplekse materialer være mere vanskelig på grund af det faktum, at den komplekse struktur og flere elementer alle skal tages i betragtning. Anvendelsen af ​​fotolitografi at fremstille komplekse oxid-enheder er relativt lave omkostninger og hurtige til prototype i modsætning til andre indeslutningskoncepter teknikker. Der er dog nogle vigtige begrænsninger at forstå. Fotolitografi har en rumlig begrænsning at skabe stru...

Den første og en af ​​de vigtigste skridt i retning af høj kvalitet udstyr er væksten af ​​epitaksiale oxid tynde film. En enkelt krystal substrat bruges som en &quot;skabelon&quot; for at deponere målmaterialer. Blandt forskellige deposition metoder er pulserende laser deposition (PLD) en af de bedste måder at erhverve god kvalitet tyndfilm 4,5. Væksten processer involverer opvarmning af substratet til omkring 800 ° C i et ilt miljø og bruge laserpulser at ramme målet materiale og generere en flux, der skal deponeres på substratet. Det typisk system er vist i figur 1.. Mens umønstret film har vist sig at afsløre eksotiske nye fysik 6, reducere film dimension giver flere muligheder for at udforske nye fænomener og enhed fabrikation. Fotolitografi kan bruges til at skrumpe i plan prøve dimension ned til i størrelsesordenen 1 um. Den detaljerede protokol til fotolitografi proces bliverblive diskuteret nedenfor. Denne teknik er kompatibel med de fleste udbredte substrater, som giver mulighed for undersøgelser af indeslutning virkninger på epitaksiale film afholdt på forskellige stamme stater. Da mange komplekse oxider har interessante egenskaber ved lave temperaturer og / eller høje magnetfelter, den elektroniske forbindelse mellem enheden og måleudstyr er meget vigtigt. Høj kvalitet kontakter kan dannes ved afdampning Au kontaktpuder i en 4-sonde geometri og med anvendelse af en tråd bonder at skabe forbindelser mellem trædepuderne og måleanordningen. Når det gøres korrekt, kan disse forbindelser nemt tåle ekstreme måling miljøer inden for brede temperaturområder på 4 K til 400 K og magnetiske felt intervaller på op til ± 9 T.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Reagent/Material</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>SrTiO3(001) &amp; LaAlO3(100) substrates</td>
 <td>CrysTec GmbH</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Microposit S1813 Photoresist</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>CD-26 Developer</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>38490</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>GE varnish</td>
 <td>Lakeshore</td>
 <td>VGE-7031</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>Equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Reflected High Energy Electron Diffraction (RHEED)</td>
 <td>Staib Instruments</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td>35 kV TorrRHEED</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Mask Aligner</td>
 <td>ABM</td>
 <td>Model 85-3 (350 W) Lightsource</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Resistivity Puck</td>
 <td>Quantum Design</td>
 <td>P102</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Wire Bonder</td>
 <td>Kulicke &amp; Soffa</td>
 <td>04524-0XDA-000-00</td>
 <td>&nbsp;</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

fabrication of spatially confined complex oxides

Komplekse materialer såsom høj Tc superledere, multiferroics og kolossale magnetoresistive har elektroniske og magnetiske egenskaber, der opstår fra de iboende stærke elektron korrelationer, der bor i dem. Disse materialer kan også have elektronisk faseadskillelse i hvilke områder af meget forskellige resistive og magnetiske adfærd kan eksistere side om side inden for en enkelt krystal legering materiale. Ved at reducere omfanget af disse materialer til længdeskalaer på og under den iboende størrelse af de elektroniske domæner, kan nye adfærd blive udsat for. På grund af dette og det faktum, at spin-charge-gitter-orbitale ordens parametrene hver involverer korrelation længder, rumligt reducere disse materialer til transport målinger er et afgørende skridt i forståelsen af ​​grundlæggende fysik, der driver kompleks adfærd. Disse materialer tilbyder også et stort potentiale til at blive den næste generation af elektroniske enheder 1-3. Således fremstilling af lavdimensionalt nano-ellermikrostrukturer er yderst vigtigt at opnå ny funktionalitet. Dette indebærer flere kontrollerbare processer af høj kvalitet tyndfilm vækst nøjagtig elektronisk ejendom karakterisering. Her præsenterer vi fabrikation protokoller høj kvalitet mikrostrukturer for komplekse oxid manganit enheder. Detaljerede beskrivelser og krævede udstyr for tyndfilm vækst, foto-litografi og wire-bonding præsenteres.

Dette papir fokuserer mest på fotolitografiske og wire-bonding aspekter af prøveforberedelse. Flere detaljer om filmvækst procedurer kan findes i vores andre nylige publikationer 8.. Fotolitografi er en vigtig metode til at styre dimensionalitet i komplekse oxider til formål at undersøge elektronkorrelation længder og elektroniske fase separation 9-13. Figur 2 viser optiske billeder af partielle trin i processen. Det er nødvendigt at påpege, at ...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides at JoVE.com

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Vi beskriver brugen af ​​pulserende laser deposition (PLD), fotolitografi og wire-bonding teknikker til at skabe mikrometer skala komplekse oxider enheder. PLD er udnyttet til at vokse epitaksiale tynde film. Fotolitografi og wire-bonding teknikker er indført for at skabe praktiske udstyr til måling formål.

Fabrikation af Rumligt Indesluttet komplekse oxider

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Måling rumligt og retningsbestemt-varierende lysspredning fra biologisk materiale

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Fremstilling af Nano-manipuleret ledende gennemsigtige Oxider af Impuls Laser Deposition

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Experimental Measurement of Settling Velocity of Spherical Particles in Unconfined and Confined Surfactant-based Shear Thinning Viscoelastic Fluids

Eksperimentel måling af afregningshastigheden af sfæriske partikler i udefinerede og begrænsede overfladeaktive-baserede Shear Thinning Vicoelastic Fluids

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Fabrikation og Test af Mikrofluidenheder optomekaniske oscillatorer

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Atomically Sporbar nanostrukturer Fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Fremstilling og karakterisering af superledende Resonatorer

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Simultaneous Multi-surface Anodizations and Stair-like Reverse Biases Detachment of Anodic Aluminum Oxides in Sulfuric and Oxalic Acid Electrolyte

Simultan multi overflade Anodizations og trappe-lignende Reverse bias udstationering af anodisk aluminium oxider i svovlsyre og oxalsyre elektrolyt

After reporting on the two-step anodization, nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) have been widely utilized in the versatile fields of fundamental ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Fabrikation af Superhydrophobic Metal overflader for anti-Icing applikationer

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Bulk og tynd Film syntese af kompositorisk Variant entropi-stabiliseret oxider

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...