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

Cet effort a été entièrement pris en charge par le DOE américain, Bureau des sciences fondamentales de l&#39;énergie, des sciences des matériaux et de la Division Ingénierie.

1. Fabrication de croissance de l&#39;échantillon <ol><li> Nettoyer à 5 mm x 5 mm x mm substrat monocristallin de 0,5 avec un angle de désorientation &lt;0,1 degré tel que SrTiO 3, LaAlO 3 ou avec de l&#39;acétone puis de l&#39;eau dans une cuve à ultrasons pendant 10 min chacun. Pour obtenir un pigment de TiO 2, la terminaison de SrTiO 3, de gravure du substrat à 10% de fluorure d&#39;hydrogène pendant 30 secondes et rincer à l&#39;eau pendant 1 min, suivie d&#39;u...

<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>

Contrairement élément matériaux semi-conducteurs simples tels que Si, la fabrication de matériaux complexes peut être plus difficile en raison du fait que la structure complexe et plusieurs éléments doivent tous être pris en considération. L&#39;utilisation de photolithographie pour fabriquer des dispositifs d&#39;oxyde complexe est relativement peu coûteux et rapide pour prototyper contrairement à d&#39;autres techniques de confinement. Il ya cependant quelques limitations importantes à comprendre. Photolit...

La première et l&#39;une des étapes les plus importantes vers les appareils de haute qualité est la croissance de couches minces d&#39;oxydes épitaxiées. Un substrat monocristallin est utilisé en tant que &quot;modèle&quot; pour déposer les matériaux cibles. Parmi les différentes méthodes de dépôt, dépôt par laser pulsé (PLD) est l&#39;un des meilleurs moyens d&#39;acquérir une bonne qualité des films minces de 4,5. Les procédés de croissance impliquent le chauffage du substrat à environ 800 ° C dans un environnement d&#39;oxygène, et en utilisant des impulsions laser pour frapper le matériau cible et générer un flux à se déposer sur le substrat. Le système typique est illustré à la figure 1. Alors que les films sans motifs ont été montré pour révéler une nouvelle physique exotiques 6, ce qui réduit la dimension du film offre plus de possibilités à explorer de nouveaux phénomènes et de la fabrication de l&#39;appareil. La photolithographie permet de réduire la dimension de l&#39;échantillon dans le plan vers le bas pour l&#39;ordre de 1 pm. Le protocole détaillé du processus de photolithographie serasera discuté ci-dessous. Cette technique est compatible avec les supports les plus utilisés qui permettent des enquêtes sur les effets de confinement sur des films épitaxiés tenues à différents états de contrainte. Depuis plusieurs oxydes complexes présentent des caractéristiques intéressantes à basse température et / ou de champs magnétiques élevés, la connexion électronique entre l&#39;appareil et l&#39;équipement de mesure est très importante. Contacts de haute qualité peuvent être formés par évaporation plots de contact de l&#39;UA à une géométrie 4 sonde et avec l&#39;utilisation d&#39;une connexion de fils à faire des liens entre les plaquettes et le dispositif de mesure. Quand cela est fait correctement, ces connexions peuvent facilement résister à des environnements de mesure extrêmes dans de larges plages de température de 4 K à 400 K et les gammes de champ magnétique allant jusqu&#39;à ± 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

Matériaux complexes tels que les supraconducteurs à haute température critique, multiferroïques, les magnétorésistances colossales ont des propriétés électroniques et magnétiques qui se posent à partir des corrélations d&#39;électrons forts inhérents qui se trouvent en leur sein. Ces matériaux peuvent également posséder une séparation de phase électronique dans lequel les régions du comportement résistif et magnétiques très différents peuvent coexister au sein d&#39;un matériau en alliage monocristallin. En réduisant l&#39;ampleur de ces matériaux à des échelles de longueur et au-dessous de la taille inhérente des domaines électroniques, de nouveaux comportements peuvent être exposés. Pour cette raison et du fait que-orbitaire spin-charge treillis paramètres d&#39;ordre impliquent chacune des longueurs de corrélation, ce qui réduit l&#39;espace de ces matériaux pour des mesures de transport est une étape cruciale dans la compréhension de la physique fondamentale qui entraîne des comportements complexes. Ces matériaux offrent aussi un grand potentiel pour devenir la prochaine génération d&#39;appareils électroniques 1-3. Ainsi, la fabrication de faible dimension nanométrique oumicro-structures est extrêmement important de parvenir à de nouvelles fonctionnalités. Cela implique plusieurs processus contrôlables de la croissance de couches minces de haute qualité à la caractérisation de la propriété électronique précis. Ici, nous présentons les protocoles de fabrication des microstructures de haute qualité pour les dispositifs de manganite d&#39;oxyde complexe. Des descriptions détaillées et les équipements nécessaires de la croissance de couches minces, photo-lithographie, et wire-bonding sont présentés.

Ce document se concentre principalement sur les aspects de photolithographie et de fil de liaison de la préparation des échantillons. Plus de détails sur les procédures de croissance de film peuvent être trouvées dans nos autres publications récentes 8. Photolithographie est une méthode importante pour contrôler la dimensionnalité des oxydes complexes dans le but d&#39;enquêter sur des longueurs de corrélation électronique et la séparation de phase électronique <sup...

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

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Nous décrivons l&#39;utilisation de dépôt laser pulsé (PLD), techniques de photolithographie et de fil-liaison pour créer une échelle micrométrique dispositifs d&#39;oxydes complexes. Le PLD est utilisée pour faire pousser des couches minces épitaxiales. techniques de photolithographie et wire-bonding sont introduits pour créer des dispositifs pratiques à des fins de mesure.

Fabrication d&#39;oxydes complexes spatialement confinés

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

Mesure spatialement et Directionnellement variant diffusion de la lumière à partir de matériel biologique

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 ...

Recherche

Ingénierie

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

Fabrication de nano-oxydes conducteurs transparents conçus par ablation laser

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

Mesure expérimentale de la vitesse de décantation des particules sphériques dans des fluides viscoélastiques d’amincissement à base de surfactants non confinés et confinés

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

Fabrication et les essais de microfluidiques opto oscillateurs

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

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Atomiquement traçable nanostructures 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

Fabrication et caractérisation de supraconductrices 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

Anodizations multi-surfaces simultanées et détachement d’escalier comme biais inverse d’oxydes d’aluminium anodique en acide sulfurique et d’acide oxalique électrolyte

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

Fabrication de Surfaces superhydrophobes en métal pour Applications d’antigivrage

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

En vrac et la synthèse de minces d’oxydes d’entropie stabilisé une composition Variant

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 ...