高结晶质量 LiNbO$_{3}$ 的分子束外延生长
应用物理
2019-10-11 v1 材料科学
摘要
铌酸锂是一种在声学、光学和电子学领域具有广泛应用的多功能材料。铌酸锂的商业应用要求高结晶质量，目前仅限于体材料和离子切片材料。薄膜铌酸锂是多种集成器件的有吸引力的选择，但由于材料质量差，相关研究进展停滞。本文通过分子束外延（MBE）生长了晶格匹配与不匹配的铌酸锂，并研究衬底和温度对成核条件及材料质量的作用。在蓝宝石上生长产生部分合并的柱状晶粒，具有原子级平坦的平台且无孪晶面。对称摇摆曲线显示出 8.6 arcsec（0.0024{\deg}）的窄半高全宽（FWHM），可与衬底 5.8 arcsec 的摇摆曲线 FWHM 相比拟，而薄膜的非对称摇摆曲线为 510 arcsec FWHM。这些数值表明，单个晶粒相对没有 X 射线衍射（XRD）可检测的长程无序，可测量的倾角和扭转极小，代表了在晶格不匹配蓝宝石上生长的无孪晶面外延材料的最高结构质量。铌酸锂也在钽酸锂上生长，产生无孪晶面、对称摇摆曲线为 193 arcsec 的高质量合并材料，该值几乎等于衬底 194 arcsec 的摇摆曲线。原子力显微镜（AFM）显示，钽酸锂上铌酸锂的表面形貌为原子级平坦。
引用
@article{arxiv.1910.03705,
title = {Molecular Beam Epitaxy Growth of High Crystalline Quality LiNbO$_{3}$},
author = {M. Brooks Tellekamp and Joshua C. Shank and Mark S. Goorsky and W. Alan Doolittle},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.03705},
year = {2019}
}