Untersuchung des Feldeffektes an SrTiO3/LaAlO3-Heterostrukturen

Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 4
1.1. Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2. Ziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2. Probenherstellung 10
2.1. Lithographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2. Substrat-Präparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.1. Markieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.2. Terminierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3. Aufbringen der LaAlO 3 -Schichten und des Gate-Dielektrikums per PLD . 17
2.3.1. Gepulste Laser-Ablation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.2. RHEED - Reflection High Energy Electron Diffraction . . . . . . . 18
2.3.3. Stukturierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.4. Gate-Dielektrikum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4. Kontaktieren der Grenzfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.4.1. Ionenätzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.4.2. Sputtern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4.3. Gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4.4. Bonden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3. Experimente 30
3.1. Aufbau des Meßplatzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2. Probengeometrie und Beschaltung der Strukturen . . . . . . . . . . . . . . 32
3.3. SL1: 3 + 4 Einheitszellen LaAlO 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.1. Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.2. Elektrische Eigenschaften der drei-Einheitszellen-Flächen . . . . . 34
3.3.3. Eigenschaften der sieben-Einheitszellen-Kanäle . . . . . . . . . . . 36
3.4. SL2: 2 + 1 + 5 Einheitszellen LaAlO 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4.1. Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4.2. Eigenschaften der drei-Einheitszellen-Kanäle . . . . . . . . . . . . 39
3.4.3. Eigenschaften der acht-Einheitszellen-Kanäle . . . . . . . . . . . . 39
3.4.4. Eigenschaften des Gate-Dielektrikums . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.5. SL3: 2 + 3 Einheitszellen LaAlO 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.5.1. Herstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.5.2. Feldeffekt an den fünf-Einheitszellen-Kanälen . . . . . . . . . . . . 43
3.5.3. Eigenschaften des Gate-Dielektrikums . . . . . . . . . . . . . . . . 47
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