Name: fabrication of spatially confined complex oxides
Uploaded: 2013-07-01T13:00:00
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Dieser Aufwand wurde vollständig von der US DOE, Office of Basic Energy Sciences, Materialwissenschaften und Engineering Division unterstützt.

1. Beispiel Wachstum Fabrication <ol><li> Reinigen Sie einen 5 mm x 5 mm x 0,5 mm-Einkristall-Substrats mit einer Fehlschnittwinkels &lt;0,1 Grad wie SrTiO3 oder LaAlO 3 mit Aceton und dann mit Wasser in einem Ultraschall-Reiniger für jeweils 10 Minuten. Um eine TiO 2 Terminierung SrTiO 3, Ätzen des Substrats in 10% Fluorwasserstoff für 30 sec erhalten und Spülen in Wasser für 1 Minute, gefolgt von einer bei 1100 ° C für 10 h Temperung gefolgt. Nach der Reinigung, Mon...

<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. 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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. 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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>

Anders als einzelnes Element Halbleitermaterialien wie Si, kann die Herstellung komplexer Materialien erschwert durch die Tatsache, dass die komplexe Struktur und mehrere Elemente alle berücksichtigt werden. Die Verwendung von Photolithographie, um komplexe Oxid Geräte herzustellen ist relativ kostengünstig und schnell Prototypen zu anderen Techniken gegenüberliegende Begrenzung. Es gibt jedoch einige wichtige Einschränkungen zu verstehen. Photolithographie hat eine räumliche Beschränkung auf Schaffung von Strukt...

Der erste und einer der wichtigsten Schritte zur hochwertigen Geräten ist das Wachstum der epitaktischen Oxiddünnschichten. Einkristall-Substrat als &quot;Vorlage&quot;, um die Target-Materialien abzuscheiden. Unter den verschiedenen Methoden Abscheidung ist Pulsed Laser Deposition (PLD) eine der besten Möglichkeiten, um gute Qualität Dünnschichten 4,5 erwerben. Die Wachstumsprozesse das Erhitzen des Substrats auf etwa 800 ° C in einer sauerstoffarmen Umgebung und mit Laserimpulsen, um die Target-Material getroffen und erzeugen ein Flußmittel auf das Substrat aufgebracht werden. Das typische System ist in Abbildung 1 dargestellt. Während unstrukturierten Filme gezeigt wurde, zeigen exotische neue Physik 6, wodurch Film Dimension bietet mehr Möglichkeiten, neue Phänomene und Bauelementherstellung erkunden. Photolithographie verwendet werden, um die in der Ebene Probendimensionsmessung unten verkleinert, um in der Größenordnung von 1 um. Das detaillierte Protokoll der Photolithographie-Prozess wirdnachfolgend diskutiert. Diese Technik ist kompatibel mit den meisten verbreiteten Substraten, die für Untersuchungen der Entbindung Auswirkungen auf Epitaxialfilme bei anderen Stamm Staaten gehalten werden kann. Da viele komplexe Oxide interessante Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen und / oder hoher Magnetfelder haben, ist die elektrische Verbindung zwischen dem Gerät und Messgeräte sehr wichtig. Hochwertige Kontakte können durch Verdampfen Au Kontaktflächen in einem 4-Sonden-Geometrie und unter Verwendung eines Drahtbonders um Verbindungen zwischen den Pads und Messvorrichtung zu bilden. Wenn es richtig gemacht, können diese Verbindungen leicht widerstehen extremen Messumgebungen in weiten Temperaturbereichen von 4 K bis 400 K und Magnetfeld Reichweiten von bis zu ± 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

Komplexe Materialien wie High Tc Supraleitern Multiferroika und kolossale Magnetowiderstände haben elektronische und magnetische Eigenschaften, die von den inhärenten starken elektronischen Korrelationen, die in ihnen wohnen entstehen. Diese Materialien können auch über elektronische Phasentrennung in welchen Regionen sehr unterschiedliche ohmsche und magnetische Verhalten innerhalb eines Einkristall-Legierungsmaterial koexistieren können. Eine Verringerung des Umfangs dieser Materialien Längenskala an und unterhalb der inhärenten Größe der elektronischen Domänen können neue Verhalten ausgesetzt werden. Aus diesem Grund und der Tatsache, dass Spin-Ladungs-Gitter-Orbital-Parameter um jeweils um Korrelationslängen, räumlich Reduzierung dieser Materialien für Transport-Messungen ist ein entscheidender Schritt zum Verständnis der grundlegenden Physik, die komplexe Verhaltensweisen treibt. Diese Materialien bieten auch ein großes Potenzial, um die nächste Generation von elektronischen Geräten 1-3 geworden. Somit wird die Herstellung von niederdimensionalen nano-oderMikrostrukturen ist äußerst wichtig, um neue Funktionen zu erreichen. Diese umfasst mehrere steuerbare Prozesse von hoher Qualität Dünnschicht Wachstum um genaue elektronische Eigenschaft Charakterisierung. Hier präsentieren wir Herstellung Protokolle von hoher Qualität für komplexe Mikrostrukturen Oxid Manganit Geräte. Detaillierte Beschreibungen und erforderliche Ausrüstung von Dünnschicht-Wachstum, Photolithographie und Draht-Bonding werden vorgestellt.

Dieser Beitrag konzentriert sich vor allem auf die Photolithographie und Draht-Bonding-Aspekte der Probenvorbereitung. Weitere Details auf Filmwachstum Prozeduren können in unseren anderen neueren Publikationen 8 gefunden werden. Die Photolithographie ist ein wichtiges Verfahren zur Räumlichkeit in komplexen Oxiden zur Untersuchung von Elektronenstrahlen Korrelationslängen und elektronische Phasentrennung 9-13 zu steuern. 2 zeigt optische Bilder von ...

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Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Wir beschreiben die Verwendung von Pulsed Laser Deposition (PLD), Photolithographie und Draht-Bonding-Techniken, um komplexe Oxide Mikrometerskala Geräte zu erstellen. Die PLD wird genutzt, um epitaktischen dünnen Schichten wachsen. Photolithographie und Draht-Bonding-Techniken eingeführt, um praktische Geräte zur Messung Zwecke erstellen.

Herstellung von räumlich getrennter komplexe Oxide

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

Mess-und Richtungs räumlich variierenden Lichtstreuung aus biologischem Material

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 ...

Forschung

Ingenieurwesen

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

Herstellung von transparenten leitenden Oxide durch Pulsed Laser Deposition Nano-engineered

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

Experimentelle Messung der Settling Velocity von sphärischen Partikeln in unbeschränkten und geschlossenen Tensid-basierten Scherdünnungsviskoelastischen Flüssigkeiten

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

Herstellung und Prüfung von Mikrofluidik-Optomechanische Oszillatoren

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

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Atomar Traceable Nanostrukturen

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

Herstellung und Charakterisierung von Superconducting 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

Gleichzeitige Multi-Oberfläche Anodizations und Treppe-wie umgekehrte Vorurteile Ablösung der anodische Aluminium Oxide in Schwefelsäure und Oxalsäure-Elektrolyten

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

Herstellung von Superhydrophob Metalloberflächen für Anti-Icing-Anwendungen

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- und Dünnschicht-Synthese von kompositorisch Variante Entropie-stabilisierten Oxide

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 ...