Perovskite lead titanate PLD thin films: study of oxygen incorporation by tracing technique

Ablation laser d'oxydes : étude du transfert de l'oxygène lors de la synthèse de films minces

“…Pour étudier le rôle précis de l'oxygène dans le processus de dépôt, il est possible d'utiliser une technique de marquage isotopique à l'oxygène 18 qui consiste à remplacer l'oxygène ambiant par de l'oxygène fortement enrichie en 18 Û2 (98%) pendant l'expérience de PLD. Cette méthode a été utilisée initialement pour le cas des céramiques supraconductrices "YBaCuO" [5] et "BiSrCaCuO" [6] et plus récemment pour la pérovskite PbTi03 [7]. Le dosage des deux isotopes de l'oxygène O et 18 0 incorporé dans le film mince peut être réalisé par spectrométrie d'ions secondaires (SIMS) en mode dynamique avec des ions primaires Cs + .…”

“…Le dosage des deux isotopes de l'oxygène O et 18 0 incorporé dans le film mince peut être réalisé par spectrométrie d'ions secondaires (SIMS) en mode dynamique avec des ions primaires Cs + . L'intensité des signaux correspondants aux ions secondaires Cs •' O permet d'obtenir la proportion relative des deux isotopes dans le film [7]. Une autre méthode de dosage des isotopes de l'oxygène dans les couches minces est basée sur la spectroscopie de rétrodiffusion des ions 4 En modulant différents paramètres expérimentaux lors de l'ablation laser (atmosphère de refroidissement, fluence et fréquence de tir du laser) on peut déterminer la part respective des différentes voies d'incorporation de l'oxygène dans les films.…”

“…Dans ce cas, l'oxygène présent dans le film provient à 90% de l'étape de refroidissement [8] alors que sa teneur n'excède pas 45% lorsque le film est refroidi sous vide. Cette proportion de 45% est également obtenue pour l'oxyde PbTiOs pour lequel il est nécessaire d'effectuer le refroidissement sous 0,3 mbar (30 Pa) afin de garder la structure pérovskite [7]. Sans préjuger du mécanisme exact d'incorporation qui survient lors du refroidissement à la surface de la couche mince au contact avec l'oxygène, on peut constater que l'incorporation de l'oxygène de confinement est favorisée par la présence de joints de grains et de porosité dans le matériau, et survient de manière prépondérantes lorsque la température est élevée (au début du refroidissement).…”

“…A l'heure actuelle, les cadences de tirs habituellement utilisées dans les expériences de PLD avec des lasers de type Nd : YAG (doublé ou quadruplé) ou excimères (ArF ou KrF) sont de l'ordre de la dizaine de Hz. Dans cette gamme de fréquence (entre 1 et 10 Hz) on ne note pas d'effet marqué sur l'incorporation de l'oxygène dans les couches minces d'oxydes étudiés [5,6,7]. [7] qu'un accroissement de la fluence du laser (266 nm) entre 1,5 et 3 J/cm 2 lors la synthèse de pérovskite dans les conditions standard (550°C, 0,3 mbar) conduisait à une augmentation substantielle (environ 10%) de l'incorporation de l'oxygène de confinement dans la couche mince.…”

“…Dans cette gamme de fréquence (entre 1 et 10 Hz) on ne note pas d'effet marqué sur l'incorporation de l'oxygène dans les couches minces d'oxydes étudiés [5,6,7]. [7] qu'un accroissement de la fluence du laser (266 nm) entre 1,5 et 3 J/cm 2 lors la synthèse de pérovskite dans les conditions standard (550°C, 0,3 mbar) conduisait à une augmentation substantielle (environ 10%) de l'incorporation de l'oxygène de confinement dans la couche mince. Cela peut traduire une formation accrue d'oxygène atomique par photodissociation du gaz au voisinage de la cible et par collision avec les espèces du plasma.…”