Výskum materiálov vhodných pre modernú elektroniku a senzoriku na ELÚ SAV

Materiály ako oxidové vrstvy predstavujú moderný trend vo vývoji supravodivých štruktúr. Medzi aktuálne oblasti výskumu tak patrí štúdium oxidových vrstiev, či už priamo dielektrických vrstiev alebo vrstiev kovových oxidov, kde sa veľká pozornosť venuje príprave a vlastnostiam vrstiev aj štruktúr s perovskitovskou štruktúrou.

Pre realizáciu finálnych aplikácií, ako napr. bolometrických detektorov s využitím perovskitovských materiálov zostávajú však stále otvorené otázky. Projekt Perovskitovské tenké vrstvy a štruktúry vhodné pre modernú elektroniku a senzoriku voľne nadväzuje na VEGA projekt, v ktorom vedci z Elektrotechnického ústavu SAV študovali feromagnetické La_0.67Sr_0.33MnO₃ (LSMO) vrstvy pre vývoj bolometrického senzora pracujúceho pri izbovej teplote v oblasti THz frekvencií. Pri tenkých vrstvách tohto materiálu bolo totiž možné pozorovať rezistívny a súčasne aj feromagnetický prechod pri teplote vyššej ako 300 K.

„Mikrobolometre, vyrobené našimi kolegami, nevyžadujú žiadne chladenie a je možné z nich vyrobiť napr. prenosné senzory na jedovaté plyny,“ uvádza zodpovedná riešiteľka projektu RNDr. Marianna Španková, PhD.

 

 

Schematický prierez kruhovej membrány obsahujúcej štruktúru LSMO mikrobolometra. Zo zadnej strany je podložka suchým leptaním (Selective DRIE) stenšená do membrány.

Z dosiaľ publikovanej literatúry, ako aj z osobných konzultácií sa ukazuje, že rast BTO vrstiev je podľa zodpovednej riešiteľky dosť nereprodukovateľný.
„V projekte sa venujeme modifikácii rozhrania Si/dielektrická vrstva ako zredukovať vznik nežiaducej amorfnej SiO₂ vrstvy, ktorá sa nachádza na povrchu podložky Si. Hľadáme ďalšie spôsoby ako zrealizovať túto redukciu s využitím iných materiálov, ako je SrO, resp. TiN. Ich využitie by mohlo znamenať zjednodušenie systému oddeľovacích vrstiev pre depozíciu finálnej LSMO na kremíku s tým, že by bolo možné priamo naniesť napr. SrTiO₃ vrstvu a za tým finálnu LSMO vrstvu. Takáto analýza a štúdium bude mať vo všeobecnosti veľký význam aj pre iné sústavy perovskitovských štruktúr. Otázkou v súčasnosti je zistiť, či ponúkané alternatívy poskytnú lepšie štruktúrne vlastnosti finálnych epitaxných vrstiev. Otvorenou otázkou pri príprave bolometrických štruktúr je správanie sa BTO vrstvy.“Realizácia takéhoto senzora, zrealizovaného na kremíkovej podložke, si podľa nej vyžaduje rast vysoko kvalitných oddeľovacích vrstiev [ytriom stabilizovaný ZrO₂ (YSZ), CeO₂, Bi₄Ti₃O₁₂ (BTO)] požadovaných parametrov.

„Často sa pozoruje hladký epitaxný povrch, ale často dochádza aj k pootáčaniu zŕn v kolmom smere na podložku, dokonca niekedy dochádza aj k úplnému rozbitiu štruktúry. Je všeobecnou snahou odstrániť tento problém, čo vyžaduje ďalšie detailnejšie štúdium rastu BTO vrstiev.“

 

 

Rôzna morfológia povrchov LSMO vrstiev nanesených na rovnakú podložku.

Prínos projektu vidí RNDr. Marianna Španková, PhD. v realizácii a optimalizácii vrstiev rôzneho typu s dôrazom na optimalizáciu rozhrania Si/oddeľovacia vrstva s využitím zariadenia pulznej laserovej depozície na nanášanie vrstiev.Na riešení projektu slovenskí vedci úzko spolupracujú s Inštitútom fyziky Poľskej akadémie vied ohľadom prípravy tenkých vrstiev.

„Získame nové poznatky týkajúce sa rastu a štruktúry BTO vrstvy príp. jej náhrady inou vhodnou vrstvou (systém TiO₂/SrTiO₃),“ uzavrela.

 

Informácie a ilustrácie poskytla: RNDr. Marianna Španková, PhD., Elektrotechnický ústav SAV

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Ilustračné foto: Pixabay.com /artbaggage/

Zdroj: https://vedanadosah.cvtisr.sk/

Uverejnila: MS