Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu vi cấu trúc và khuyết tật trong màng mỏng Bi2Sr2Can−1CunO4+2n+δ bằng kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao trên substrat SrTiO3 và LaAlO3
Tóm tắt
Cấu trúc khuyết tật của các màng mỏng Bi2Sr2Can−1CunO4+2n+δ (BSCCO) được thăng hoa theo phương pháp phun từ trực tiếp (dc-sputtering) và bồi lắng từ lớp này sang lớp khác (MBE) trên các substrat tinh thể đơn SrTiO3 và LaAlO3 đã được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HRTEM). Đặc biệt chú trọng vào cấu trúc của lớp giao diện màng/substrat. Các màng được thăng hoa bằng phương pháp phun từ trực tiếp cho thấy cấu trúc khá hoàn hảo với sự xếp chồng đều của các ô tinh thể. Mặc dù có sự đều đặn này, vẫn tồn tại nhiều khuyết tật, chẳng hạn như các cặp song sinh, lỗi xếp chồng hóa học và các hạt kết tủa, cũng như các khuyết tật giao diện để thích nghi với sự không tương thích lưới giữa màng và substrat. Các màng được bồi lắng bằng MBE chứa các cặp song sinh và khuyết tật giao diện, nhưng nổi bật nhất là các hạt kết tủa có kích thước khác nhau và mật độ cao. Thành phần và cấu trúc của các hạt kết tủa đã được phân tích. Khuyết tật giao diện được tìm thấy nằm trong các màng ở khoảng cách lên đến 3 nm từ giao diện màng/substrat. Các thí nghiệm cho thấy rằng chất lượng của giao diện màng/substrat trong các màng được bồi lắng bằng MBE cao hơn đáng kể về độ mịn, độ sắc nét và sự đều đặn, nếu quá trình MBE bắt đầu bằng một lớp Sr–O thay vì lớp Bi–O. Quan sát này tương ứng với cấu trúc giao diện đã quan sát của các màng phun từ trực tiếp, nơi lớp màng đầu tiên là lớp Sr–O, không phải lớp Bi–O, mặc dù các màng được phun từ một mục tiêu hỗn hợp. Một mô hình cấu trúc của giao diện Bi2Sr2Can−1CunO4+2n+δ/(100)SrTiO3 được đề xuất. Quá trình MBE kéo dài cho thấy điều này có nghĩa là có sự tương tác hóa học giữa substrat SrTiO3 và màng đang phát triển, dẫn đến sự hình thành các pha phong phú Sr trong các vùng substrat gần giao diện.
Từ khóa
#Bi2Sr2Can−1CunO4+2n+δ #màng mỏng #khuyết tật giao diện #kính hiển vi điện tử truyền qua #cấu trúc giao diện #bồi lắng từ lớp này sang lớp khácTài liệu tham khảo
B. Roas, L. Schultz, and G. Endres, Appl. Phys. Lett. 53, 1557 (1988).
S. K. Streiffer, B. M. Lairson, C. B. Eom, B. M. Clemens, J. C. Bravman, and T. H. Geballe, Phys. Rev. B 43, 13007 (1991).
P. Schmitt, L. Schultz, and G. Saemann-Ischenko, Physica C 168, 475 (1990).
T. Amrein, B. Kabius, J. Burger, G. Saemann-Ischenko, L. Schultz, and K. Urban, J. Alloys Compounds 195, 129 (1993).
X. F. Zhang, B. Kabius, K. Urban, P. Schmitt, L. Schultz, and G. Saemann-Ischenko, Physica C 183, 379 (1991).
N. D. Zakharov, D. Hesse, F. Nouvertné, J. Auge, H. Hoffschulz, H. G. Roskos, H. Kurz, and G. Güntherodt, Physica C 245, 84 (1995).
X. F. Zhang, J. Mater. Res. 10, 1872 (1995).
J. G. Wen, T. Miroshita, N. Koshizuka, C. Traeholt, and H. W. Zandbergen, Appl. Phys. Lett. 66, 1830 (1995).
T. Matsumoto, H. Tanaka, T. Kawai, and S. Kawai, Surf. Sci. Lett. 278, L153 (1992).
Y. Liang and D. A. Bonnell, Surf. Sci. Lett. 285, L510 (1993).
J. Auge, U. Rüdiger, H. Frank, H. G. Roskos, G. Güntherodt, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 64, 378 (1994).
J. N. Eckstein, I. Bozovic, K. E. Dessenneck, D. G. Schlom, J. S. Harris, Jr., and S. M. Baumann, Appl. Phys. Lett. 57, 931 (1990).
C. Traeholt, J. G. Wen, V. Svetchnikov, A. Delsing, and H. W. Zandbergen, Physica C 206, 318 (1993).
J. Liang, Z. Chen, F. Wu, and S. Xie, Solid State Commun. 75, 247 (1990).
P. Majewski, B. Hettich, and K. Schulze, Physica C 185–189, 469 (1991).
R. J.D. Tilley, J. Solid State Chem. 21, 293 (1977).
M. Kawasaki, K. Takahashi, T. Maeda, R. Shinohara, O. Ishiyama, T. Yonezawa, M. Yoshimoto, and H. Koinuma, Science 266, 1540 (1994).
T. Hikita, T. Hanada, M. Kudo, and M. Kawai, J. Vac. Sci. Technol. A 11, 2649 (1993).
A. Brazdeikis, A. Vailionis, A. S. Flodström, and C. Traeholt, Physica C 253, 383 (1995).
Y. Matsui, H. Maeda, Y. Tanaka, and S. Horiuchi, Jpn. J. Appl. Phys. 28, L946 (1989).
A. K. Head, Proc. Phys. Soc. (London) B66, 793 (1953).
J. Dundurs and G. P. Sendeckyj, J. Appl. Phys. 36, 3353 (1965).
J. P. Hirth and J. Lothe, Theory of Dislocations (McGraw-Hill, New York, 1982), p. 85.
J. K. Yau, P. R. Munroe, and C. C. Sorell, Physica C 243, 359 (1995).
J. Friedel, Dislocations (Pergamon Press, Paris, 1964).
S. N. Ruddlesden and P. Popper, Acta Cryst. 11, 54 (1958).
B. H. Freitag, Dissertation, University of Köln (Cologne), 1995.