Introduzione

Le membrane nanometriche di ossidi consentono di ottenere nuove funzionalità e di integrare gli ossidi nell’elettronica flessibile. L’interfaccia LaAlO₃/SrTiO₃ rappresenta tra gli ossidi il contraltare alle eterostrutture a semiconduttore ad elevata mobilità che giocano un ruolo cruciale nell’elettronica moderna. La nostra invenzione riguarda un metodo per fabbricare membrane epitassiali superconduttive attraverso deposizione laser pulsata (PLD), mediante ingegneria dello strain. Le membrane realizzate sono trasferibili e contattabili su wafer di Silicio.

Caratteristiche Tecniche

Il brevetto descrive un metodo per indurre la fratturazione di campioni di LaAlO₃/SrTiO₃ ed ottenere membrane micrometriche con proprietà strutturali ed elettriche identiche alla controparte bulk. Questo metodo è legato al controllo del meccanismo di rilassamento dello strain tensile dovuto alla differenza dei parametri reticolari dei due materiali (3%). I film epitassiali di LaAlO₃ vengono cresciuti su substrati 5×5 mm² di SrTiO₃ mediante PLD, con parametri appositamente selezionati (730°C, p=10^-2mbar, λ=248nm 3Hz, F=2.0-2.5J/cm²). In tali condizioni, il film di LaAlO₃ resta in strain tensile per spessori (≤ 20nm) superiori a quelli attesi. Il rilassamento infine avviene in modo brusco, portando alla formazione di fessure verticali lungo le principali direzioni cristallografiche e, esposto all’aria, di fessure orizzontali del substrato. Il risultato del processo è la frammentazione del campione in una rete regolare di circa 10^⁵-10^⁶ membrane LaAlO₃/SrTiO₃ con spessore nanometrico e dimensioni laterali micrometriche. Ciascuna membrana è facilmente trasferibile e contattabile su Si-chip, consentendo l’integrazione dell’ampia gamma di funzioni di ossidi su dispositivi Si-based.

Possibili Applicazioni

• Elettronica flessibile;
• MEMS;
• Spintronica;
• Tecnologie quantistiche.

Vantaggi

• Processo ad alta resa (10^⁵ – 10^⁶ membrane per ogni ciclo di crescita);
• Non necessita di strati sacrificali da rimuovere tramite processi chimici;
• Applicabile ad altri ossidi, semiconduttori o metalli.