Znanstvene vijesti — 24.07.2024.

Epitaksija perovskitnih WO3 tankih filmova pri niskim temperaturama u atmosferskim uvjetima

Nives Štrkalj je s kolegama sa Sveučilišta u Cambridgeu objavila članak u časopisu Small Structures, u kojem su demonstrirali depoziciju epitaksijalnih perovskitnih WO3 filmova pri niskim temperaturama u atmosferskim uvjetima. Epitaksija se postiže egzotermnom reakcijom prekursora s kisikom, stabilizirajući vruću zonu u blizini podloge.

Low-Temperature Epitaxy of Perovskite WO3 Thin Films under Atmospheric Conditions

Zhuotong Sun, Ziyi Yuan, Ming Xiao, Simon M. Fairclough, Atif Jan, Giuliana Di Martino, Caterina Ducati, Nives Strkalj, Judith L. MacManus-Driscoll, Small Struct., 5: 2400089.

DOI: https://doi.org/10.1002/sstr.202400089

U ovom su istraživanju je demonstrirana epitaksija WO3 tankih filmova s A-site praznom perovskitnom strukturom na niskoj temperaturi u otvorenom zraku pomoću prostorne kemijske depozicije para pri atmosferskom tlaku (AP-SCVD). WO3 je zanimljiv sustav za proučavanje jer je kompatibilan s CMOS tehnologijom i ima mnoštvo elektroničkih i strukturalnih stanja koja omogućuju širok raspon primjena, od kojih se mnoge oslanjaju na kristalnu orjentaciju filmova. Epitaksijalni WO3 filmovi mogu biti deponirani pomoću raznih metoda na oksidnim supstratima, ali su depozicije dosad bile u vakuumu ili niskotlačnim uvjetima i u većini slučajeva na temperaturama iznad 500°C.

U ovom radu su postignuti visokokvalitetni epitaksijalni WO3 filmovi pomoću AP-SCVD-a u otvorenom zraku na 350°C. Epitaksija je pokazana do debljine od 80 nm pri stopama rasta od 5 nm/min na monokristalnim (001)-orijentiranim SrTiO3 (STO) supstratima. Električna otpornost filmova je usporediva s prethodnim izvještajima za epitaksijalne WO3 filmove deponiranim u vakuumu konvencionalnim tehnikama depozicije na 500 °C. Nadalje, različita stanja naprezanja WO3 filmova su dobivena epitaksijalnim rastom na supstratima monokristalnih perovskita s podudarnim paramtrima rešetke. Proces depozicije analiziran je u smislu egzotermnog oslobađanja topline iz reakcije razgradnje W[CO]6 prekursora lokalizirane iznad supstrata. AP-SCVD bi mogao predstavljati metodu rasta za postizanje niskotemperaturne epitaksije za oksidne materijale uz niske troškove i veliku brzinu depozicije.

Figure 1: Illustration of WO3 film growth using AP-SCVD. Enlarged view of the exothermic reaction between W[CO]6 and O2 releasing heat and providing additional energy to the deposition process.

Slika 1: Prikaz rasta WO3 filmova pomoću AP-SCVD-a. Povećani prikaz egzotermne reakcije između W[CO]6 i O2 koja oslobađa toplinu i daje dodatnu energiju procesu depozicije.