TSF-MOCVD – новый способ осаждения оксидных тонких пленок и слоистых гетероструктур из газовой фазы
Аннотация
Предложен новый принцип подачи летучих прекурсоров в системы газофазного химического осаждения MOCVD, основанный на двухэтапном испарении органического раствора прекурсоров с пропитанной им хлопчатобумажной нити, проходящей последовательно через зоны испарения растворителя и прекурсоров. Технологические возможности TSF-MOCVD (Thread-Solution Feed MOCVD) продемонстрированы на примерах получения тонких эпитаксиальных пленок СеО2, h-LuFeO3 и тонкопленочных гетероструктур b-Fe2O3/h-LuFeO3. Представлены результаты изучения полученных пленок методами рентгеновской дифракции, рентгеноспектрального микроанализа и просвечивающей микроскопии высокого и низкого разрешения. C помощью TSF-модуля можно
тонко варьировать условия кристаллизации, получая покрытия нужной степени кристалличности, о чем говорят полученные зависимости интегральной ширины рефлекса h-LuFeO3 от скорости роста пленки. На основании данных ПЭМ и РФА сделан вывод об эпитаксиальном росте b-Fe2O3 поверх слоя h-LuFeO3. Таким образом, используя TSFMOCVD, можно гибко изменять состав слоистых гетероструктур и получать в непрерывном процессе осаждения высококристалличные эпитаксиальные пленки с четким интерфейсом
Скачивания
Литература
Blocher J. Coating by сhemical vapor deposition (CVD). SAE Technical Paper Series. 1973;82: 1780–6. https://doi.org/10.4271/730543
Pierson H. Handbook of chemical vapor deposition. 2nd ed. Noyes Publications; 1999. 506 p. https://doi.org/10.1016/B978-081551432-9.50005-X
Syrkin V. G. CVD- metod. Khimicheskaya parofaznaya matellizatsiya [CVD-method of chemical vapor-phase metallization]. Nauka Publ.; 2000. 495 p. (In Russ.)
Akchurin R. H., Marmalyuk А. А. MOS-gidridnaya epitaksiya v tekhnologii materialov fotoniki i elektroniki [МОС-hydrid epitaxy in the technology of materials for photonics and electronics]. Technosphera Publ.; 2018. 488 p. (In Russ.)
Wright P. J., Crosbie M. J., Lane P. A., Williams D. J., Jones A. C., Leedham T. J., Davies H. O. Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) of oxides and ferroelectric materials. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2002;13(11): 671–678. https://doi.org/10.1023/a:1020618411750
Wahl G., Arndt J., Stadel O. Chemical vapor deposition of superconductor and oxide films. In: Chemical physics of thin film deposition processes for micro- and nano-technologies. Springer; 2002. p. 145–170. https://doi.org/10.1007/978-94-010-0353-7_7
Choy K. L. Chemical vapour deposition of coatings. Progress in Materials Science. 2003;48(2): 57–170. https://doi.org/10.1016/s0079-6425(01)00009-3
Dubourdieu C., Rosina M., Audier M., Weiss F., Sénateur J. P., Dooryhee E., Hodeau J. L. Application of pulsed liquid-injection MOCVD to the growth of ultrathin epitaxial oxides for magnetic heterostructures. Thin Solid Films. 2001;400(1–2): 81–84. https://doi.org/10.1016/s0040-6090(01)01457-2
Samoilenkov S .V., Stefan M. A., Wahl G. MOCVD of thick YSZ coatings using acetylacetonates. Surface and Coatings Technology. 2005;192(1): 117–123. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.03.019
Weiss F., Audier M., Bartasyte A., Bellet D., Girardot C., Jimenez C., … Ternon C. Multifunctional oxide nanostructures by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD). Pure and Applied Chemistry. 2009;81(8): 1523–1534. https://doi.org/10.1351/paccon-08-08-10
Sénateur J.-P., Dubourdieu C., Galindo V., Weiss F., Abrutis A. Application of pulsed injection MOCVD to the deposition of oxide single layers and superlattices. In: Innovative processing of films and nanocrystalline powders. 2002. p. 71–105 https://doi.org/10.1142/9781860949623_0003.
Kartavtseva M. S., Gorbenko O. Y., Kaul A. R., Akbashev A. R., Murzina T. V., Fusil S., Barthélémy A., Pailloux F. BiFeO3 thin films prepared by MOCVD. Surface and Coatings Technology. 2007;201(22-23): 9149–9153. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.04.099
Bibes M., Gorbenko O., Martínez B., Kaul A., Fontcuberta J. Alkaline-doped manganese perovskite thin films grown by MOCVD. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2000;211(1-3): 47–53. https://doi.org/10.1016/s0304-8853(99)00712-x
Decker W., Erokhin Y., Gorbenko O., Graboy I., Kaul A., Nurnberg A., Pulver M., Stolle R., Wahl G.. Low-pressure single aerosol source MOCVD of YBCO thin films. Journal of Alloys and Compounds. 1993;195(C): 291–294. https://doi.org/10.1016/0925-8388(93)90742-6
Kaul A. R., Seleznev B. V. New principle of feeding for flash evaporation MOCVD devices. Le Journal de Physique IV. 1993;3(3): 375–378. https://doi.org/10.1051/jp4:1993351
Menushenkov A. P., Ivanov V. G., Chepikov V. N., Nygaard R., Soldatenko A., Rudnev I. A., … Monteseguro V. Correlation of local structure peculiarities and critical current density of 2G MOCVD Y B CO tapeswith BaZrO3 nanoinclusions. Superconductor Science and Technology. 2017;30(4): 045003. https://doi.org/10.1088/1361-6668/aa599c
Shukin A. Е., Kaul. A. R., Vasiliev A. L., Rudnev I. A. Synthesis, structure and superconducting properties of aminated thin film composites YBа2Cu3O7–δ/Y2O3 as the components of 2G HTS tapes. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2021;23(1): 122–139. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3313
Kaul A. R., Seleznev B. V., Sharovarov D. I., Nygaard R. R., Osipova Yu. A., Makarevich А. М., Sadykov I. I. Feeding system for supplying volatile compounds in reactors of chemical vapor-phase deposition: Patent No 2722914 RF. Claim. 03.12.2019. Publ. 04.06.2020. Byul. No 2019139340.
Niu G., Zoellner M. H., Schroeder T., Schaefer A., Jhang J. H., Zielasek V., … Reichling M. Controlling the physics and chemistry of binary and ternary praseodymium and cerium oxide systems. Physical Chemistry Chemical Physics. 2015;17(38): 24513–2540. https://doi.org/10.1039/c5cp02283e
Kummerle E. A., Heger G. The structures of C-Ce2O3+d, Ce7O12, and Ce11O20. Journal of Solid State Chemistry. 1999;147(2): 485–500. https://doi.org/10.1006/jssc.1999.8403
Hayes W., Stoneham A. M. Defects and defect processes in nonmetallic solids. New York: John Wiley & Sons; 2004. 472 p.
Chowdhury U., Goswami S., Bhattacharya D., Rajput S. S., Mall A. K., Garg A., … Bhattacharya D. Origin of ferroelectricity in orthorhombic LuFeO3. Physical Review B. 2017;100(19): 1–5. https://doi.org/10.1103/physrevb.100.195116
Bossak A., Graboy I., Gorbenko O., Kaul A., Kartavtseva M., Svetchnikov V., Zandbergen H. W. XRD and HREM studies of epitaxially stabilized hexagonal orthoferrites RFeO3 (R = Eu-Lu). Chemistry of Materials. 2004;16(9): 1751–1755. https://doi.org/10.1021/cm0353660
Kaul A. R., Gorbenko O. Yu., Kamenev A. A. The role of heteroepitaxy in the development of new thin-film oxide-based functional materials. Russian Chemical Reviews. 2004;73(9): 861–880. https://doi.org/10.1070/rc2004v073n09abeh000919
Markelova M, Nygaard R, Tsymbarenko D, Shurkina A, Abramov A, Amelichev V, … Kaul A. Multiferroic h-LuFeO3 thin films on (111) and (100) surfaces of YSZ substrates: An experimental and theoretical study. ACS Applied Electronic Materials. 2021;3(2): 1015–1022. https://doi.org/10.1021/acsaelm.0c01127
Zboril R., Mashlan M., Krausova D., Pikal P. Cubic b-Fe2O3 as the product of the thermal decomposition of Fe2(SO4)3. Hyperfine Interact. 1999; 120–121(1–8): 497-501 . https://doi.org/10.1023/a:1017018111071
Manimuthu P., Manikandan M., Selvi M. M., Venkateswaran C. Multiferroic Lu3Fe5O12 for magnetodielectric applications. AIP Conference Proceedings. 2012; 1447(1): 1205–1206. https://doi.org/10.1063/1.4710443
Copyright (c) 2021 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
