위스콘신 대학교의 재료 과학 및 엔지니어링 연구원들은 매우 깨끗한 단결정 룰렛 돌리기 프로그램 만들기위한 새로운 합성 기술을 개발했습니다. 하이브리드 펄스 레이저 증착이라고 불리는이 방법은 증기 압력에 큰 불일치와 요소를 결합하여 이전 기술을 사용하여 매우 어려운 합성 문제를 허용합니다.
Chang-Beom Eom, 교수룰렛 돌리기 게임 부서룰렛 돌리기 게임 과학 및 공학UW-Madison에서연구2024 년 5 월 24 일, 저널 문제과학 발전.
특정 결정질 물질이 매우 박막으로 자라면 (나노 미터 두께의 일부만) 초전도 상태를 포함하여 특수한 자기 및 전기 특성을 취할 수 있습니다. 이러한 유망한 "양자 재료"중 하나는 금속 산화물 결정 인 칼륨 탄탈 레이트입니다.
이러한 유형의 인터페이스를 생산하려면 매우 균일하고 결함이 없거나 "깨끗한"칼륨 탄탈 레이트 박막이 필요합니다. 그러나 칼륨과 탄탈 룸은 다른 증기 압력, 즉 재료가 가스로 전이되는 온도가 다릅니다.
증기 압력 불일치를 주위로 가져 오기 위해 EOM과 그의 팀은 결정 성 박막 생성을위한 가장 일반적인 두 가지 기술을 결합했습니다 : 펄스 레이저 증착 및 분자 빔 에피 택시. 이러한 이질적인 접근 방식을 결합함으로써, 각각은 동일한 진공 챔버에서 불일치 성분 중 하나에 최적화되어 연구원들은 매우 고품질 칼륨 탄탈 레이트를 합성 할 수 있습니다..
펄스 레이저 증착에서, 고전력 레이저는 표적 재료를 증발시켜 원자와 분자의 혼합으로 바꿉니다. "원자 플럭스"는 기질을 코팅하고 재료의 룰렛 돌리기 프로그램 만듭니다.
EOM과 그의 팀은 두 시스템을 결합하여 맞춤형 디자인 된 펄스 레이저 증착 시스템에 구성된 삼출 셀을 추가했습니다. 그들의 하이브리드 시스템은 그들이 탄탈 룸을 제거하고 동시에 칼륨을 증발시켜 진공 챔버의 동일한 기판에 그것들을 결합 할 수있게했다..
팀은 여러 다른 기질에서 칼륨 탄탈 레이트의 룰렛 돌리기 프로그램 키운 다음 기존의 펄스 레이저 증착을 사용하여 다른 산화물 층인 란타넘 알루미 네이트를 감탄의 상단에 침착시켰다..
현미경 분석에 따르면 칼륨 탄탈 레이트는 실제로 다른 종래의 방법에 의해 합성 된 필름보다 훨씬 적은 수의 결함을 포함했음을 보여 주었다. 추가 분석은 2 개의 박막의 인터페이스에서 생성 된 2 차원 "전자 가스"가 강화 된 초전도 특성을 생성 한 것으로 나타났습니다.
EOM과 그의 그룹은 주로 새로운 방법을 사용하여 초전도 재료를 탐색하는 데 관심이 있지만, 합성 기술도 다른 영역에서도 중요 할 수 있다고 말합니다. "이 방법은 다른 요소를 큰 불일치 증기 압력과 결합하는 데 사용될 수 있습니다."라고 그는 말합니다.
Chang-Beom Eom은 Raymond R. Holton 공학 및 Theodore H. Geballe Materials Science and Engineering 부 교수입니다..
다른 UW-Madison 저자는 Jieun Kim, Jung-Lee, Pratap Pal, Kitae Eom, Neil Campbell 및 Mark Rzchowski를 포함합니다.
다른 저자들은 Muqing Yu, Ranjani Ramachandran 및 Pittsburgh University의 Jeremy Levy 및 Pittsburgh Quantum Institute; 펜실베니아 주립 대학교의 슐리 샹 (Shun-Li Shang)과 Zi-Kui Liu;
UW-Madison 저자는 수상 번호 DE-FG02-06er46327.