脉冲激光与溅射沉积生长 Sb2Te3 的差异
材料科学
2020-09-16 v2
摘要
高质量的范德瓦尔斯硫系化合物对于相变数据存储、热电和自旋电子学十分重要。结合实验统计设计与密度泛函理论，我们阐明了非平衡范德瓦尔斯外延沉积方法如何改善 Sb2Te3 薄膜的晶体质量。我们比较了射频溅射与脉冲激光沉积（PLD）生长的薄膜。影响每种方法晶体质量的增长因素不同。对于 PLD 生长的薄膜，薄的非晶 Sb2Te3 籽层对晶体质量影响最为显著。相反，溅射生长薄膜的结晶质量对沉积温度相当敏感，而受籽层存在的影响较小。这一差异有些令人惊讶，因为两种方法均为非热平衡的基于等离子体的方法。非绝热量子分子动力学模拟表明，该差异源于等离子体中激发原子的密度。PLD 等离子体比溅射所用等离子体更强且能量更高，这提高了沉积原子的电子温度，进而增加了 PLD 中的吸附原子扩散长度。相反，对于溅射生长薄膜，吸附原子扩散率由热温度主导。这些结果解释了文献中观察到的 Sb2Te3 及超晶格晶体质量的广泛差异。这些结果表明，与普遍看法相反，基于等离子体的沉积方法适用于生长高质量结晶硫系化合物。
引用
@article{arxiv.2009.05957,
title = {Differences in Sb2Te3 growth by pulsed laser and sputter deposition},
author = {Jing Ning and J. C. Martinez and Jamo Momand and Heng Zhang and Subodh C. Tiwari and Fuyuki Shimojo and Aiichiro Nakano and Rajiv K. Kalia and Priya Vashishta and Paulo S. Branicio and Bart J. Kooi and Robert E. Simpson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.05957},
year = {2020}
}
备注
24 pages, 8 figs