衬底诱导氧空位扩散对 $Bi_{2}WO_{6}$ 薄膜生长的确定性影响
摘要
在氧化物外延中，生长温度与背景氧分压被视为控制氧化物薄膜相稳定性的最关键因素。在此，我们报道一种反常情况：在采用脉冲激光沉积技术生长的 薄膜中，来自衬底的氧空位扩散压倒了生长温度与氧分压，从而确定性地影响了其相稳定性。我们表明，当在缺氧的 衬底上生长时， 薄膜呈现出（001）与（100）/（010）取向畴的混合，并伴有（001）取向的杂质 相。（100）/（010）取向的 相形成自组织的三维纳米柱结构，产生非常粗糙的薄膜表面形貌。对衬底进行氧退火或使用几单层厚的 作为阻挡氧空位扩散的阻挡层，能够生长出高质量的 （001）单晶薄膜，呈现具有台阶-平台结构的原子级平滑薄膜表面。我们提出， 较大的氧离子电导率促进了薄膜生长过程中来自衬底的氧空位扩散，加速了挥发性铋（Bi）的蒸发，从而阻碍外延生长。我们的工作为含挥发性元素的 Aurivillius 化合物及其他氧离子导体的高质量薄膜生长提供了通用指导。
引用
@article{arxiv.2101.10559,
title = {Deterministic influence of substrate-induced oxygen vacancy diffusion on $Bi_{2}WO_{6}$ thin film growth},
author = {Saikat Das and Tadakatsu Ohkubo and Shinya Kasai and Yusuke Kozuka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.10559},
year = {2021}
}
备注
This document is the Accepted Manuscript version of a Published Work that appeared in final form in Crystal Growth & Design, copyright $\copyright$ American Chemical Society after peer review and technical editing by the publisher. To access the final edited and published work see: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.cgd.0c01428 .This submission contains 24 pages