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Integration of Single Oriented Oxide Superlattices on Silicon Using Various Template Techniques.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-08-25 , DOI: 10.1021/acsami.0c10579 Binbin Chen 1 , Zoran Jovanovic 2, 3 , Stefan Abel 4, 5 , Phu Tran Phong Le 1 , Ufuk Halisdemir 1 , Mark Smithers 1 , Daniel Diaz-Fernandez 2 , Matjaž Spreitzer 2 , Jean Fompeyrine 4, 5 , Guus Rijnders 1 , Gertjan Koster 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-08-25 , DOI: 10.1021/acsami.0c10579 Binbin Chen 1 , Zoran Jovanovic 2, 3 , Stefan Abel 4, 5 , Phu Tran Phong Le 1 , Ufuk Halisdemir 1 , Mark Smithers 1 , Daniel Diaz-Fernandez 2 , Matjaž Spreitzer 2 , Jean Fompeyrine 4, 5 , Guus Rijnders 1 , Gertjan Koster 1
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To benefit from the diverse functionalities of perovskite oxides in silicon-based complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology, integrating oxides into a silicon platform has become one of the major tasks for oxide research. Using the deposition of LaMnO3/SrTiO3 (STO) superlattices (SLs) as a case study, we demonstrate that (001) single oriented oxide SLs can be integrated on Si using various template techniques, including a single-layer buffer of STO prepared by molecular beam epitaxy (MBE) and pulsed laser deposition, a multilayer buffer of Y-stabilized zirconia/CeO2/LaNiO3/STO, and STO-coated two-dimensional nanosheets of Ca2Nb3O10 (CNO) and reduced graphene oxide. The textured SL grown on STO-coated CNO nanosheets shows the highest crystallinity, owing to the small lattice mismatch between CNO and STO as well as less clamping from a Si substrate. The epitaxial SL grown on STO buffer prepared by MBE suffers the largest thermal strain, giving rise to a strongly suppressed saturation magnetization but an enhanced coercive field, as compared to the reference SL grown on an STO single crystal. These optional template techniques used for integrating oxides on Si are of significance to fulfill practical applications of oxide films in different fields.
中文翻译：
使用各种模板技术在硅上集成单向氧化物超晶格。
为了受益于硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）技术中钙钛矿氧化物的多种功能，将氧化物集成到硅平台中已成为氧化物研究的主要任务之一。使用LaMnO 3 / SrTiO 3（STO）超晶格（SLs）的沉积作为案例研究，我们证明了（001）单取向氧化物SLs可以使用各种模板技术集成到Si上，包括制备的STO单层缓冲液通过分子束外延（MBE）和脉冲激光沉积，Y稳定的氧化锆/ CeO 2 / LaNiO 3 / STO的多层缓冲液以及STO涂覆的Ca 2 Nb 3 O 10二维纳米片（CNO）和还原的氧化石墨烯。在STO涂层的CNO纳米片上生长的纹理SL表现出最高的结晶度，这归因于CNO和STO之间的晶格失配较小，以及对Si衬底的夹持较少。与在STO单晶上生长的参比SL相比，在MBE制备的STO缓冲剂上生长的外延SL遭受最大的热应变，从而产生强烈抑制的饱和磁化强度，但矫顽场增强。这些用于在Si上集成氧化物的可选模板技术对于实现氧化膜在不同领域的实际应用具有重要意义。
更新日期：2020-09-23
中文翻译：
使用各种模板技术在硅上集成单向氧化物超晶格。
为了受益于硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）技术中钙钛矿氧化物的多种功能，将氧化物集成到硅平台中已成为氧化物研究的主要任务之一。使用LaMnO 3 / SrTiO 3（STO）超晶格（SLs）的沉积作为案例研究，我们证明了（001）单取向氧化物SLs可以使用各种模板技术集成到Si上，包括制备的STO单层缓冲液通过分子束外延（MBE）和脉冲激光沉积，Y稳定的氧化锆/ CeO 2 / LaNiO 3 / STO的多层缓冲液以及STO涂覆的Ca 2 Nb 3 O 10二维纳米片（CNO）和还原的氧化石墨烯。在STO涂层的CNO纳米片上生长的纹理SL表现出最高的结晶度，这归因于CNO和STO之间的晶格失配较小，以及对Si衬底的夹持较少。与在STO单晶上生长的参比SL相比，在MBE制备的STO缓冲剂上生长的外延SL遭受最大的热应变，从而产生强烈抑制的饱和磁化强度，但矫顽场增强。这些用于在Si上集成氧化物的可选模板技术对于实现氧化膜在不同领域的实际应用具有重要意义。
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