Badania fotoemisyjne złącz Pt/SrTiO3

• Autorzy: Psiuk B. , Szade J. , Szot K.

Warianty tytułu

EN

Photoemission study of Pt/SrTiO3 interfaces

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tytanian strontu jest intensywnie badanym tlenkiem ze względu na jego potencjalne zastosowanie w przemyśle elektronicznym. W praktycznym wykorzystaniu potrzebne są elektrody, odbierające sygnał niesiony przez materiał. Dlatego też istotne jest pytanie o stabilność warstw powierzchniowych tytanianu strontu, gdy nakładane są na niego warstwy metalu. W niniejszym artykule prezentowane są wyniki badań fotoemisyjnych (spektroskopia fotoelektronów wzbudzanych promieniowaniem rentgenowskim XPS) na złączach Pt/SrTiO3. Złącza zostały wykonane poprzez naniesienie platyny na monokryształy SrTiO3 przez naparowanie lub napylenie. Prezentowane rezultaty wskazują, że obie metody depozycji powodują zmiany chemiczne w obszarze przypowierzchniowym badanych kryształów i zmiany te są intensywniejsze w przypadku napylania niż naparowywania. Dodatkowo przedyskutowano problem obecności wiązań chemicznych pomiędzy platyną a substratem. Nie stwierdzono obecności wiązań chemicznych w przypadku złącza z naparowaną warstwą metalu, natomiast prawdopodobny jest udział wiązania metalicznego w złączu z napyloną elektrodą.

EN

SrTiO3 is intensively investigated material with respect to potential applications in modern electronics technology. In practically used devices metallic electrodes are needed to control the information carrying oxide material. Than one of the questions related with mentioned applications of SrTiO3 is its surface layers chemical stability during metal deposition. In this work we shows results of X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) investigations of Pt/SrTiO3 interfaces. Interfaces were prepared using two methods of platinum deposition on SrTiO3 single crystal: thermal evaporation and sputtering. This studies indicates that both methods lead to chemical instability of the crystal surface, however the changes are more pronounced in the case of sputtering technique. Additionally the problem of chemical bonding between Pt and the substrate was discussed. No indication of chemical bonds was found for the junction with evaporated Pt layer but metallic bond along the system with sputtered electrode can not be excluded.

Słowa kluczowe

PL

przemysł elektroniczny; złącze Pt/SrTiO3; badanie fotoemisyjne

EN

electronic industry; Pt/SrTiO3 interface; photoemission study

• Wydawca: Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.
• Czasopismo: Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 2, nr 4
• Strony: 93--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., il.

Twórcy

autor

Psiuk B.

autor

Szade J.

autor

Szot K.

• Instytut Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych, Oddział Materiałów Ogniotrwałych, Gliwice

Bibliografia

• [1] Sato M., Tanji T, Hara H., Nishideb T., Sakashita Y., SrTiO3 film fabrication and powder synthesis from a non-polymerized precursor system of a stable Ti(IV ) complex and Sr(II ) salt of edta, „Journal of Materials Chemistry” 1999, No. 9, s. 1539.
• [2] Szot K., Speier W., Bihlmayer G., Waser R., Switching the electrical resistance of individual dislocations in single-crystalline SrTiO3, „Nature Materials” 2006, No. 5, s. 312.
• [3] Tablice Landolt-Börnstein, Zahlenwerte und Funktionen aus Naturw. und Technik. Neue Serie, Springer-Verlag, Berlin 1982.
• [4] Fu Q., Wagner T., Interaction of nanostructured metal overlayers with oxide surfaces, „Surface Science Reports” 2007, Vol. 62, s. 431.
• [5] Polli A.D., Wagner T., Gemming T., Ruehle M., Growth of platinum on TiO2-and SrO-terminated SrTiO3 (100), „Surface Science” 2000, Vol. 448, s. 279.
• [6] Astala R., Bristowe P.D., A computational study of twist boundary structures in strontium titanate, „Journal of Physics Condensed Matter” 2002, No. 14, s. 13635.
• [7] Goemann K., Borchardt K., Schultz M., Goemann A., Maus-Friedrichs W., Lesage B., Kaitasov O., Hoffmann-Eifert S., Schneller T., Sr diffusion in undoped and La-doped SrTiO3 single crystals under oxidizing conditions, „Physical Chemistry Chemical Physics” 2005, No. 7, s. 2053.
• [8] Christen H.M., Mannhart J., Williams E.J., Gerber C., Dielectric properties of sputtered SrTiO3 films, „Physical Review” B 1994, Vol. 49, s. 12095.
• [9] Padilla J., Vanderbilt D., Ab initio study of SrTiO3 surfaces, „Surface Science” 1998, Vol. 418, s. 64.
• [10] Benthem K. van, Elsaesser C., Bulk electronic structure of SrTiO3: Experiment and theory, „Journal of Applied Physics” 2001, Vol. 90, s. 6156.
• [11] Copel M., Duncombe P.R., Neumayer D.A., Shaw T.M., Tromp R.M., Metallization induced band bending of SrTiO3 (100) and Ba0.7Sr0.3TiO3, „Applied Physics Letters” 1997, Vol. 70, s. 3227.
• [12] Robertson J., Chen C.W., Schottky barrier heights of tantalum oxide, barium strontium titanate, lead titanate, and strontium bismuth tantalate, „Applied Physics Letters” 1999, Vol. 74, s. 1168.
• [13] Asthagiri A., Sholl D.S., First Principles Study of Pt Adhesion and Growth on SrO and TiO2-terminated SrTiO3 (100), „Journal of Chemical Physics” 2002, Vol. 116, s. 9914.
• [14] Kleszczewski Z., Podstawy fizyczne elektroniki ciała stałego, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000.
• [15] Robertson J., Band offsets of wide-band-gap oxides and implications for future electronic devices, „Journal of Vacuum and Science Technology” B 2000, Vol. 18, s. 1785.
• [16] Mc Intyre P.C., Point defect equilibrium in strontium titanate thin films, „Journal of Applied Physics” 2001, Vol. 89, s. 8074.
• [17] Dietz G.W., Antpoehler W., Klee M., Waser R., Electrode influence on the charge transport through SrTiO3 thin films, „Journal of Applied Physics” 1995, Vol. 78, s. 6113.
• [18] Asthagiri A., Sholl D.S., Adsorption of Pt on the Low Miller Index SrTiO3 Surfaces: a first principles study, „Surface Science” 2005, Vol. 581, s. 66.
• [19] Chung Y.W., Weissbard W.B., Surface spectroscopy studies of the SrTiO3 (100) surface and the platinum-SrTiO3 (100) interface, „Physical Review” B 1979, Vol. 20, s. 3456.
• [20] Li X.L., Chen B., Jing H.Y., Lu H.B., Zhao B.R., Mai Z.H., Experimental evidence of the „dead layer” at Pt/BaTiO3 interface, „Applied Physics Letters” 2005, Vol. 87, s. 222905.
• [21] Waser R., Nanoelectronics and Information Technology. Advanced Electronics Materials and Novel Devices, Wiley-VCH, Berlin 2003.
• [22] Materiały do ćwiczeń z fizyki medycznej i aparatury medycznej, pod red. Z. Drzazgi, Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice 1998.
• [23] Heide P.A.W. van der, Jiang Q.D., Kim Y.S., Rabalais J.W., X-ray photoelectron spectroscopic and ion scattering study of the SrTiO3 (001) surface, „Surface Science” 2001, Vol. 473, s. 59.
• [24] Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy, Physical Electronics Inc., Eden Prairie 1992.
• [25] Psiuk B., Szade J., Schroeder H., Haselier H., Młynarczyk M., Waser R., Szot K., Photoemission study of SrTiO3 surface layers instability upon metal deposition, „Applied Physics” A 2007, Vol. 89, s. 451.
• [26] Yang W.D., X-ray photoelectron spectroscopy and electrical properties studies of La3O3-doped strontium titanate ceramics prepared by sol-precipitation method, „Journal of Materials Science” 1999, Vol. 34, s. 3533.
• [27] Szot K., Speier W., Breuer U., Meyer R., Szade J., Waser R., Formation of micro-crystals on the (100) surface of SrTiO3 at elevated temperatures, „Surface Science” 2000, Vol. 460, s. 112.
• [28] Courths R., Noffke J., Wern H., Heise R., Photoelectron study of SrTiO3: An inspection of core-level binding energies with the use of a point-ion model and self-consistent atomic-structure calculations, „Physical Review” B 1990, Vol. 45, s. 9127.
• [29] Adachi Y., Kohiki S., Wagatsuma K., Oku M., Changes in the chemical state of monocrystalline SrTiO3 surface by argon ion bombardment, „Applied Surface Science” 1999, Vol. 143, s. 272.
• [30] Psiuk B., Szade J., Pilch M., Szot K., XPS studies of perovskites surface instability caused by Ar+ ion and electron bombardment and metal deposition, „Vacuum – Surface Engineering, Surface Instrumentation & Vacuum Technology Journal” 2009, Vol. 83S, s. S69.
• [31] Szot K., Speier W., Carius R., Zastrow U., Beyer W., Localized Metallic Conductivity and Self-Healing during Thermal Reduction of SrTiO3, „Physics Review Letters” 2002, Vol. 88, s. 75508.
• [32] Zhou X.W., Wadley H.N.G., Hyperthermal vapor deposition of copper: Athermal and Based Diffusion Effects, „Surface Science” 1999, Vol. 431, s. 42.