Hohe Leitfähigkeit ultradünner Nanobänder…

…aus Strontiumruthenat auf Strontiumtitanat, mittels Infrarotspektroskopie untersucht

Schwedische und italienische Forscher um Alessandro Nucara (Università di Roma “La Sapienza”) haben ein Perowskit (SrRuO3) mit Hilfe der Infrarotspektroskopie auf seine Eigenschaften als Hochstrom-On-Chip-Leiter gestestet – mit “interessanten Perspektiven für die Implementierung von On-Chip-Nano-Verbindungen in einer oxidbasierten Elektronik” und die Arbeit in Scientific Reports publiziert.

SrRuO3 (Strontium-Ruthenat, SRO) ist ein Perowskit, der zunehmend in der oxidbasierten Elektronik eingesetzt wird, sowohl wegen seiner intrinsischen Metallität, die in dünnen Schichten unverändert bleibt, als auch wegen der leichten Abscheidung auf dielektrischen Perowskiten wie SrTiO3, (Strontiumtitanat, STO) zur Implementierung von SRO/STO-Mikrokondensatoren und anderen Geräten. Um die Zuverlässigkeit von SRO/STO auch als Hochstrom-On-Chip-Leiter zu testen, wenn die SRO-Dimensionen in den Nanobereich verschoben werden, haben wir hier die elektrodynamischen Eigenschaften von Nanoband-Arrays gemessen, die lithographisch hergestellt werden, ausgehend von einem ultradünnen Film aus SRO, der auf einem STO-Substrat abgeschieden wurde. Die Nanobänder sind 6 oder 4 nm dick, 400, 200 und 100 nm breit und 5 mm lang. Die Messungen wurden mittels Infrarotspektroskopie durchgeführt, einer berührungslosen, schwach störenden Technik, die es auch ermöglicht, die Trägerdichte und deren Streurate oder Mobilität separat zu bestimmen. Die Reflektivitätsspektren des fernen Infrarots wurden mit der Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) und einer Effective Medium Theory analysiert, um konsistente Ergebnisse zu erhalten. Mit der entlang der Nanobänder polarisierten Strahlung erhalten wir eine Trägerdichte, die der eines als Referenz verwendeten Flachfilms ähnelt, der wiederum der von Bulk-SRO ähnlich ist. Dies zeigt, dass die Transporteigenschaften der auf STO abgeschiedenen SRO zumindest bis in nanometrische Dimensionen unverändert bleiben, mit interessanten Perspektiven für die Implementierung von On-Chip-Nano-Verbindungen in einer oxidbasierten Elektronik. Bei Anregung in senkrechter Richtung erscheinen die Nanobänder stattdessen nahezu transparent für das Strahlungsfeld, wie von RCWA vorhergesagt.

Zusammenfassung

“Zusammenfassend haben wir die leitenden Eigenschaften von ultradünnen SrRuO3-Nanobändern auf SrTiO3 untersucht, einige hundert Nanometer breit und von makroskopischer Länge, um ihre Zuverlässigkeit als On-Chip-Verbindungen für eine oxidbasierte Elektronik zu testen. Die Messungen wurden mit Hilfe der Infrarotspektroskopie durchgeführt, einer berührungslosen, schwach störenden Technik, mit der man auch die Dichte von Trägern und deren Streurate oder Mobilität separat bestimmen kann. Die Daten wurden dann durch die Rigorous Coupled-Wave Analysis und die Effektive Medium Theory analysiert, wobei die beiden Methoden vollständig konsistente Ergebnisse liefern. Mit der entlang der Nanobänder polarisierten Strahlung haben wir eine Trägerdichte erhalten, die der eines flachen Films ähnlicher Dicke ähnelt, den wir als Referenz verwendet haben, dessen Leitfähigkeit wiederum sehr ähnlich ist wie die in der Literatur für viel dickere SRO-Schichten. Dies zeigt, dass die Transporteigenschaften der auf STO abgeschiedenen SRO bis in die nanometrischen Dimensionen unverändert bleiben, mit interessanten Perspektiven für eine oxidbasierte Elektronik. Bei Anregung in senkrechter Richtung erscheinen die Nanobänder stattdessen nahezu transparent für das Strahlungsfeld, wie erwartet und von RCWA vorhergesagt.”

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