臭氧輔助 MBE 生長 La?Ni?O?超導(dǎo)薄膜解析

實(shí)驗(yàn)設(shè)置：

研究人員使用德國 Oxx el gmbh 公司設(shè)計(jì)和建造的全 MBE 系統(tǒng)，配備臭氧輸送系統(tǒng)，用于生長 La?Ni?O?薄膜。系統(tǒng)中使用的蒸發(fā)源包括 La、Ni 和 O?，襯底為 SLAO (001)、LAO (100)、NGO (110) 和 STO (001) 等。

操作流程：

襯底預(yù)處理：將襯底依次用去離子水、乙醇和丙酮清洗，確保表面清潔。

系統(tǒng)抽真空：將反應(yīng)腔室抽至超高真空狀態(tài) (10??–10?12 mbar)，確保系統(tǒng)內(nèi)無雜質(zhì)。

設(shè)置工藝參數(shù)：襯底溫度為 675-700℃，腔室壓力為 5×10?? Torr，臭氧流量根據(jù)具體材料和工藝要求進(jìn)行調(diào)整。

薄膜生長：打開 La、Ni 蒸發(fā)源和臭氧源，開始生長過程。La 和 Ni 原子束與臭氧分解產(chǎn)生的活性氧物種在襯底表面相遇，發(fā)生氧化反應(yīng)，形成 La?Ni?O?薄膜。

薄膜退火：生長完成后，將樣品在 MTI Corporation 的 OTF-1200X-S 真空管式爐中，在 1 atm O?壓力下，500℃退火 3 小時(shí)。

效果分析：

研究人員通過 X 射線衍射 (XRD)、掃描透射電子顯微鏡 (STEM)、電子能量損失譜 (EELS) 和電學(xué)測試對(duì) La?Ni?O?薄膜進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：

臭氧輔助 MBE 生長的 La?Ni?O?薄膜具有良好的結(jié)晶度和外延性，無明顯的雜相。

薄膜的 c 軸晶格參數(shù)通過 Nelson-Riley 擬合計(jì)算得出，面內(nèi)參數(shù)通過帶有 PIXcel3D 面積探測器的倒易空間圖獲得。

電子顯微鏡分析顯示，薄膜具有良好的層狀結(jié)構(gòu)和界面平整度，局部區(qū)域在晶體缺陷附近存在不均勻的氧化學(xué)計(jì)量比和高內(nèi)部應(yīng)變。

電學(xué)輸運(yùn)數(shù)據(jù)通過量子設(shè)計(jì)物理性質(zhì)測量系統(tǒng)收集，使用超聲線鍵合鋁硅觸點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，在一定的應(yīng)變條件下，La?Ni?O?薄膜表現(xiàn)出超導(dǎo)性能，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度 (Tc) 可達(dá) 5-10 K。

優(yōu)勢總結(jié)：

該臭氧輸送系統(tǒng)提供的高純度、高濃度臭氧，能夠顯著提高 La?Ni?O?薄膜的質(zhì)量和性能。

臭氧作為氧化劑，在 MBE 超高真空環(huán)境下提供活性氧物種，促進(jìn)了 La?Ni?O?的形成和結(jié)晶，減少了缺陷和非化學(xué)計(jì)量比問題。

該工藝制備的 La?Ni?O?薄膜具有優(yōu)異的超導(dǎo)性能，為研究高溫超導(dǎo)機(jī)理和開發(fā)新型超導(dǎo)材料提供了平臺(tái)。

臭氧發(fā)生器推薦：

MKS SEMOZON? AX8575：這是一種高流量、高濃度、超凈的臭氧發(fā)生和輸送系統(tǒng)，專為滿足半導(dǎo)體行業(yè)不斷變化的需求而設(shè)計(jì)。AX8575 是一種完全集成的高輸出臭氧氣體輸送系統(tǒng)，可配置為多通道系統(tǒng)，為多達(dá) 4 個(gè)通道提供臭氧，支持多個(gè)腔室或多個(gè)工具。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 40 slm 的流量和高達(dá) 350 g/nm3 的濃度，具體取決于系統(tǒng)配置。

MKS AX8415 超高濃度、高流量臭氧發(fā)生器：該發(fā)生器專為電子行業(yè)設(shè)計(jì)，用于 CVD 和 ALD 薄膜形成、氧化物生長、光刻膠去除和多種清潔應(yīng)用。AX8415 能夠通過產(chǎn)生高濃度的超凈臭氧來支持所有這些應(yīng)用，無論是否添加氮?dú)庾鳛閾诫s氣體。對(duì)于特定應(yīng)用，如果需要，可去除形成臭氧時(shí)使用的微量氮?dú)猓?NOx 化合物的形成。

Atlas H30高濃度臭氧發(fā)生器：加拿大Absolute Ozone  Atlas H30高濃度臭氧發(fā)生器，為北京同林科技定制款，可以僅從4 LPM氧氣產(chǎn)生30克/小時(shí)的臭氧，臭氧濃度超200mg/L。

803N臭氧發(fā)生器：德國BMT 803N是一種小型風(fēng)冷冷卻臭氧發(fā)生器，以氧氣為原料氣體。臭氧產(chǎn)量為8 g/h或更高?？色@得的更大臭氧濃度超過250 g/Nm3，北京同林科技為其中國代理商。