应力调制薄膜表面微结构控制研究

【作者】 李金隆； 张鹰； 罗文博； 朱俊； 李言荣； 杨帆； 费维栋；

【机构】 电子科技大学微电子与固体电子学院； 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院；

【摘要】 利用激光分子束外延技术分别在LaAlO3(100)、SrTiO3(100)单晶基片上异质外延生长SrTiO3、LaAlO3薄膜,通过调制不同异质结构中的张应力和压应力,对薄膜表面微结构进行控制。利用反射式高能电子衍射原位实时监测薄膜的生长过程,并通过原子力显微镜研究薄膜的表面结构,发现在LaAlO3(100)基片上生长的SrTiO3薄膜表面呈现出周期性的有序波纹结构,即出现纳米自组装生长。首次采用小角X射线衍射分析得到对称的卫星衍射峰,进一步表征了SrTiO3薄膜表面的周期性有序自组装结构。研究表明,晶格失配产生的压应力是产生自组装生长的主要原因。与之相反,相同生长条件下在LaAlO3/SrTiO3(100)异质结构中,在晶格失配产生的张应力作用下,没有发现类似的自组装结构。由此分析了不同性质应力对薄膜生长的影响并系统地讨论了自组装生长中的动力学过程,提出了纳米自组装结构形成机制的模型。更多还原