通过射频溅射技术在钙钛矿相EuNiO3薄膜上实现外延生长与稳定性控制

《ChemistrySelect》：Epitaxial Growth and Stabilization of Perovskite Phase EuNiO3 Thin Films through Rf Sputtering

欧铽镍氧（EuNiO3）薄膜通过反应性射频溅射结合退火处理实现高质量外延生长，退火优化了晶体结构并抑制了鲁德耳-波普（RP）相缺陷，使薄膜的金属-绝缘体转变温度（TMI）分别达到315°C和225°C。外延应变和氧空位协同提升了TMI性能，为神经形态应用提供可靠材料基板。

　　

摘要

表现出可逆电阻切换特性的相变材料（PCMs）可以用来模拟神经元振荡器。稀土镍酸盐（ReNiO₃，其中Re = Pr, Nd, Sm, Eu等）是一类PCMs，其金属-绝缘体转变温度（T_MI）可以通过化学掺杂和/或应变工程进行调节。EuNiO₃是一个特别理想的选择，因为其体相的TMI约为190 °C，足以避免单个振荡器之间的串扰问题，同时又足够低，适用于低功耗应用。本文报道了一种使用可扩展的反应性射频溅射工艺结合后续退火处理来稳定高质量外延EuNiO₃薄膜的方法。在低氧分压或零氧分压下生长会得到非晶薄膜，而高压生长虽然提高了结晶度，但会导致Ruddlesden-Popper（RP）相及其相关缺陷的形成。退火处理改善了所有薄膜的结晶度，并促使RP相/缺陷转变为所需的钙钛矿相。原位X射线衍射和输运测量结果表明，钙钛矿薄膜在LAO和LSAT基底上的转变温度分别为T_MI = 315 °C和约225 °C。结构和电子特性分析表明，外延应变和氧空位是提高薄膜T_MI的原因。

图形摘要

开发可扩展、高质量相变材料薄膜是神经形态学应用中的关键且具有挑战性的要求。本文展示了一种使用反应性射频溅射工艺和退火处理来稳定高质量外延欧钐镍酸盐（EuNiO₃）薄膜的方法，并研究了热处理对其微观结构演变及其对材料电输运性能的影响。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。