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

Deze inspanning werd volledig gesteund door de Amerikaanse DOE, Bureau van Basic Energy Sciences, Materials Sciences and Engineering Division.

1. Monster Groei Fabrication <ol><li> Schoon een 5 mm x 5 mm x 0.5 mm monokristallijn substraat met een miscut hoek van &lt;0,1 graad zoals SrTiO3 of LaAlO 3 met aceton en vervolgens met water in een ultrasoon reiniger voor elke 10 minuten. Een TiO2 beëindiging krijgen SrTiO3, etsen substraat in 10% waterstoffluoride gedurende 30 seconden en spoel in water gedurende 1 min, gevolgd door gloeien bij 1100 ° C gedurende 10 uur. Na het schoonmaken, monteer het substraat op een ...

<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>

Unlike element halfgeleidermaterialen zoals Si, kan de fabricage van complexe materialen moeilijker te wijten aan het feit dat de complexe structuur en meervoudige elementen alle in aanmerking moeten worden genomen. Het gebruik van fotolithografie om complexe oxide apparaten fabriceren relatief goedkoop en snel prototype tegenstelling tot andere technieken opsluiting. Er zijn echter enkele belangrijke beperkingen te begrijpen. Fotolithografie een ruimtelijke beperking creëren structuren van ongeveer 1 micron is dus nie...

De eerste en een van de belangrijkste stappen in de richting van hoge kwaliteit apparaten is de groei van epitaxiale oxide dunne films. Een eenkristal substraat wordt gebruikt als een &quot;template&quot; om de doelmaterialen deponeren. Tussen de verschillende depositiemethoden, gepulste laser depositie (PLD) is een van de beste manieren om een goede kwaliteit dunne films 4,5 verwerven. Groeiprocessen omvatten het verwarmen van het substraat tot ongeveer 800 ° C in een zuurstof omgeving en met laserpulsen het doelmateriaal raken en genereren een flux worden afgezet op het substraat. Het typische systeem wordt getoond in figuur 1. Terwijl unpatterned films zijn getoond om exotische nieuwe fysica onthullen 6, verminderen film dimensie geeft meer mogelijkheden om nieuwe fenomenen en inrichting fabricage verkennen. Fotolithografie kunnen worden gebruikt om de in-vlak monster afmeting beneden krimpen tot de orde van 1 pm. De gedetailleerde protocol van het fotolithografieproces zalworden hieronder besproken. Deze techniek is compatibel met de meest gebruikte substraten die zorgt voor onderzoeken confinement effecten op epitaxiale films gehouden op andere stam toestanden. Aangezien veel complexe oxiden interessante eigenschappen bij lage temperaturen en / of hoge magnetische velden, de elektronische verbinding tussen het apparaat en meetapparatuur is heel belangrijk. Hoogwaardige contacten worden gevormd door het verdampen Au contactvlakken in een 4-probe geometrie en het gebruik van een draad bonder om verbindingen tussen de elektroden en de meetinrichting. Wanneer correct gedaan, kunnen deze verbindingen gemakkelijk tegen extreme meting omgevingen binnen brede temperatuurbereik van 4 K tot 400 K en magnetisch veld bereik tot ± 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

Complexe materialen zoals hoge Tc supergeleiders, Multiferroics, en kolossale magnetoweerstanden hebben elektronische en magnetische eigenschappen die voortvloeien uit de inherente sterke correlaties die in hen wonen. Deze materialen kunnen ook beschikken over elektronische fasescheiding in welke regio van enorm verschillende resistieve en magnetische gedrag naast elkaar kunnen bestaan ​​binnen een enkel kristal legering materiaal. Door het verminderen van de omvang van deze materialen om lengteschalen op en onder de inherente van het elektronische domeinen kunnen nieuwe gedrag worden blootgesteld. Vanwege dit en het feit dat de spin-charge-rooster-orbitale ordeparameters elk betrekken correlatielengten, ruimtelijk verminderen van deze materialen voor transport metingen is een cruciale stap in het begrijpen van de fundamentele fysica dat complex gedrag drijft. Deze materialen bieden ook een groot potentieel om de volgende generatie van elektronische apparaten 1-3 geworden. Zo is de productie van laag-dimensionale nano-ofmicro-structuren is het uiterst belangrijk om nieuwe functionaliteit te bereiken. Het gaat om meerdere beheersbare processen van hoge kwaliteit dunne film groei om nauwkeurige elektronische pand karakterisering. Hier presenteren wij fabricage protocollen van hoge kwaliteit microstructuren voor complexe oxide manganite apparaten. Gedetailleerde beschrijvingen en de benodigde spullen van dunne film groei, foto-lithografie, en wire-bonding worden gepresenteerd.

Dit document richt zich meestal op de fotolithografie en wire-bonding aspecten van monstervoorbereiding. Meer details op film groei procedures kan worden gevonden in onze andere recente publicaties 8. Fotolithografie is een belangrijke methode voor dimensionaliteit beheersen meervoudige oxiden voor de onderzoeken elektroncorrelaties lengtes en elektronische fasescheiding 9-13. Figuur 2 toont optische beelden van deelstappen tijdens het proces. Het moet ...

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

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

We beschrijven het gebruik van gepulste laser depositie (PLD), fotolithografie en wire-bonding technieken micrometer meervoudige oxiden apparaten. Het PLD wordt gebruikt om epitaxiale dunne films te laten groeien. Fotolithografie en wire-bonding technieken worden ingevoerd om praktische hulpmiddelen voor de meting doeleinden te creëren.

Fabricage van plaatsgebonden complexe oxiden

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

Meten Ruimtelijk-en Directionally-variërend lichtverstrooiing van biologisch materiaal

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

Fabricage van Nano-engineered transparante geleidende oxides door gepulste laser depositie

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

Experimentele meting van de bezinksnelheid van bolvormige deeltjes in ongeconfinieerde en beperkte op oppervlakteactieve stoffen gebaseerde afschuifverdunning visco-elastische vloeistoffen

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

Fabricage en testen van Microfluidic Optomechanische oscillators

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

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Atomair traceerbaar Nanostructuur 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

Fabricage en karakterisering van Supergeleidende Resonators

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

Gelijktijdige meerdere oppervlakte Anodizations en trap-achtige omgekeerde vertekeningen detachement van Anodic aluminium stikstofoxiden in zwavelzuur en oxaalzuur 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

Fabricage van Superhydrophobic metalen oppervlakken voor anti-slagroom toepassingen

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 en dunne Film synthese van compositioneel Variant Entropy-gestabiliseerde stikstofoxiden

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 ...