Differences in Sb2Te3 growth by pulsed laser and sputter deposition
Jing Ning, J. C. Martinez, Jamo Momand, Heng Zhang, Subodh C. Tiwari, Fuyuki Shimojo, Aiichiro Nakano, Rajiv K. Kalia, Priya Vashishta, Paulo S. Branicio, Bart … 展开作者
Jing Ning, J. C. Martinez, Jamo Momand, Heng Zhang, Subodh C. Tiwari, Fuyuki Shimojo, Aiichiro Nakano, Rajiv K. Kalia, Priya Vashishta, Paulo S. Branicio, Bart J. Kooi, Robert E. Simpson
高质量的范德瓦耳斯硫族化合物在相变数据存储、热电和自旋电子学中是重要的。利用统计实验设计和密度泛函理论相结合的方法，我们阐明了非平衡范德华外延沉积方法是如何提高Sb 2 Te 3薄膜的晶体质量的。我们比较了射频溅射和脉冲激光沉积（PLD）生长的薄膜。每种方法影响晶体质量的生长因素是不同的。对于PLD生长的薄膜，薄的非晶Sb_2Te_3籽晶层最显着地影响晶体质量。相比之下，通过溅射生长的膜的结晶质量对沉积温度相当敏感，并且受种子层的存在的影响较小。这种差异有些令人惊讶，因为这两种方法都是基于热平衡等离子体的方法。非绝热量子分子动力学模拟表明，这种差异源于等离子体中激发原子的密度。PLD等离子体比溅射中使用的等离子体更强烈并且具有更高的能量，并且这增加了沉积原子的电子温度，这伴随地增加了PLD中的吸附原子扩散长度。与此相反，吸附原子的扩散率主要由溅射生长的薄膜的热温度。这些结果解释了文献中观察到的Sb2Te3和超晶格晶体质量的宽范围。这些结果表明，与流行的看法相反，基于等离子体的沉积方法适合于生长高质量的晶体硫属化物。
英文摘要：
High quality Van der Waals chalcogenides are important for phase change data storage, thermoelectrics, and spintronics. Using a combination of statistical design of experiments and density functional theory, we clarify how the out-of-equilibrium van der Waals epitaxial deposition methods can improve the crystal quality of Sb2Te3 films. We compare films grown by radio frequency sputtering and pulsed laser deposition (PLD). The growth factors that influence the crystal quality for each method are different. For PLD grown films a thin amorphous Sb2Te3 seed layer most significantly influences the crystal quality. In contrast, the crystalline quality of films grown by sputtering is rather sensitive to the deposition temperature and less affected by the presence of a seed layer. This difference is somewhat surprising as both methods are out-of-thermal-equilibrium plasma-based methods. Non-adiabatic quantum molecular dynamics simulations show that this difference originates from the density of excited atoms in the plasma. The PLD plasma is more intense and with higher energy than that used in sputtering, and this increases the electronic temperature of the deposited atoms, which concomitantly increases the adatom diffusion lengths in PLD. In contrast, the adatom diffusivity is dominated by the thermal temperature for sputter grown films. These results explain the wide range of Sb2Te3 and superlattice crystal qualities observed in the literature. These results indicate that, contrary to popular belief, plasma-based deposition methods are suitable for growing high quality crystalline chalcogenides.
Sputter-Induced Cross-Contaminations in Analytical AES and XPS Instrumentation: Utilization of the effect for the In-situ Deposition of Ultrathin Functional Layers
An Automated Magnetron Sputtering Chamber for Ferroelectric Thin Film Deposition
Materials Research Institute, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料研究所）；Materials Science and Engineering, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系）
Phase-selective growth of water-soluble strontium aluminate via sputtering deposition for freestanding oxide membranes
TU Wien（维也纳工业大学）；Université Caen Normandie（诺曼底大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；ENSICAEN（恩西西安高等学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CIMAP UMR6252（CIMAP联合研究实验室6252）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)（加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所）；CSIC（西班牙国家研究委员会）；BIST（巴塞罗那科学与技术研究院）；University of Geneva（日内瓦大学）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼兹晶体生长研究所）；ALBA Synchrotron Light Source（阿尔巴同步辐射光源）
From Deposition Stress to Surface Reactivity: Strain-Dependent Hydrogen Evolution on Sputtered Platinum Thin Films
Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学）；University Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Center for Interface-Dominated High Performance Materials, (ZGH) Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学界面主导高性能材料中心）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
High throughput optimization of hard and tough TiN/Ni nanocomposite coatings by reactive magnetron sputter deposition
结合高通量分析方法的组合薄膜合成方法被成功地应用于合成TiN/Ni涂层具有最佳的机械性能。合成方法由TiN/Ni涂层的沉积组成，其中Ni含量范围为约0至20原子%。通过反应磁控溅射，具有明确的成分梯度，使得几乎所有可能的成分在相同条件下在一个单一涂层中产生，消除了加工条件的不确定性。分析方法连续筛选TiN/Ni涂层的显微组织，残余应力，硬度和断裂韧性。结果表明，在8 ~ 12 Ni at.%的成分范围内，形成了等轴纳米晶δ-TiN镶嵌在富Ni非晶相中的纳米复合组织。这种微结构提供了一个优越的硬度和韧性的组合，并同时减少残余应力相对于TiN涂层在相同的条件下生长。然而，较高的Ni含量是有害的，因为它们损害涂层的完整性。
Magnetic field strength influence on the reactive magnetron sputter deposition of Ta2O5
反应磁控溅射使得能够沉积各种薄膜以用于保护以及光学和电子应用。然而，在溅射期间进行的靶侵蚀导致靶表面处的磁场强度增加。因此，辉光放电，靶中毒，并因此所制备的薄膜的形态，晶体结构和化学计量的影响。因此，通过在0.50和1.00 A之间改变阴极电流Im，在45和90 mT之间改变磁场强度B，以及在0和100%之间改变O2/（Ar+O2）流速比来研究这些效应。随着氧气流量比的增加，在金属Ta靶表面形成亚化学计量的TaOx氧化物，其进一步转移到非导电的五氧化二钽Ta 2 O 5，阻碍稳定的DC辉光放电。这两个过渡区（从Ta到TaOx和从TaOx到Ta 2 O 5）转变为更高的氧气流速以增加靶电流。相反，增加磁场强度（例如，由于溅射腐蚀）主要将TaOx到Ta 2 O 5的转变转变为较低的氧气流速，同时略微影响Ta到TaOx的转变。为了即使在100%的流量比下也能够稳定地进行DC辉光放电（并且抑制在靶处形成非导电性Ta 2 O 5），需要高的靶电流（Im ≥ 1 A）或低的磁场强度（B ≤ 60 mT）。需要这些条件来制备化学计量和完全结晶的Ta 2 O 5膜。我们的调查清楚地表明，磁场强度的重要性，在溅射腐蚀过程中的变化，对靶中毒和由此产生的薄膜质量。
Reactive pulsed direct current magnetron sputtering deposition of semiconducting yttrium oxide thin film in ultralow oxygen atmosphere: A spectroscopic and structural investigation of growth dynamics
Scaling like behaviour of resistivity observed in LaNiO_3 thin films grown on SrTiO_3 substrate by pulsed laser deposition
本文讨论了用脉冲激光淀积技术在SrTiO_3衬底上生长的高度取向的LaNiO_3薄膜（厚度为d）的电阻率随温度变化的原因。发现在整个温度区间（20 K <T<300 K），所有实验数据都坍缩成一条普适曲线[T/ T_{sf}（d）]^{3/2}，其中T_{sf}（d）是LaNiO_3/SrTiO_3异质结中自旋涨落引起传导电子共振散射的起始温度。
Pulsed laser deposition of SrTiO3/LaGaO3 and SrTiO3/LaAlO3: plasma plume effects
分析了脉冲激光沉积SrTiO 3/LaGa O 3和SrTiO 3/LaAl O 3界面的烧蚀物质的动能。用快速摄影和空间分辨发射光谱研究了LaGaO 3和LaAlO 3等离子体羽流。反射高能电子衍射进行证明一个逐层生长高达10-1毫巴的氧气压力。高能等离子体羽流的二维生长和在不同的氧气生长压力的界面缺陷的存在下的作用进行了讨论，鉴于在这样的极性/非极性接口开发的导电性能。
Epitaxy of Fe3O4 on Si(001) by pulsed laser deposition using a TiN/MgO buffer layer
氧化物材料在硅（Si）衬底上的外延对于使用氧化物的各种物理性质如铁电性、铁磁性或超导性的未来功能器件具有极大的兴趣。最近，具有高自旋极化的载流子的材料已经成为自旋电子学中的氧化物-氧化物混合器件的关注点。在这里，我们报告的脉冲激光沉积磁铁矿（Fe 3 O 4）在Si（001）衬底上清洁的原位激光束高温处理。在沉积氮化钛（TiN）和氧化镁（MgO）的双缓冲层之后，可以生长高质量的外延磁铁矿层，如通过RHEED强度振荡和高分辨率X射线衍射所验证的。
Growth kinetic study of sputter deposition: Ag on Si/SiO$_2$
利用掠入射X射线反射（GIXR）技术和原子力显微镜（AFM）研究了在Si（001）基片上沉积Ag超薄膜（40 $Å$ - 150 $Å$）的初始生长阶段的动力学。我们观察到，该膜由存在空隙的土堆组成。作为时间“t”的函数的膜的厚度“d_{xray}”和填充分数“η”遵循简单的幂律，d_{xray} $\thicksim t^{m} and η\thicksim $ t^{n} $ with the exponent m = 0.58 and n = 0.37 respectively. We have quantitatively determined that the voids between the mounds decrease at the initial growth stages with the increase in mound size using GIXR measurement. The mound size increases mainly by the coalescence process on the substrate. We have observed that as a function of time the mound size R(t) increases radially as $ \thicksim $t^{z}. The radia…
In-situ Polarized Neutron Reflectometry: Epitaxial Thin Film Growth of Fe on Cu(001) by DC Magnetron Sputtering
本文报道了用原位极化中子反射法研究Fe在Cu（001）/Si（001）上外延生长的实验结果。溅射沉积系统集成到瑞士中子溅射源SINQ的中子反射计AMOR中，这使得能够分析Fe层的所有沉积步骤期间的微观结构和磁矩。我们报告的渐进演变的可访问的参数描述的微观结构和磁性的Fe膜，再现已知的功能和扩展我们的知识的行为的Fe 3 O 4铁膜。
