Evaluación de un sustrato de SrTiO3 mono-cristal mediante asignación (mapeo) de espacio recíproco de rayos x en alta resolución

El SrTiO3 mono-cristal es un material de sustrato ideal para el crecimiento epitaxial de muchas películas (láminas) delgadas de óxido funcionales, incluyendo: óxidos superconductores, magnéticos, ferroeléctricos, piroeléctricos, y piezoeléctricos. La calidad de las películas epitaxiales altamente depende de la calidad del cristal del sustrato. Convencionalmente, la anchura de la curva oscilante de rayos X es usada como una medida cuantitativa de la calidad del cristal. Desafortunadamente, la curva oscilante sola no puede distinguir entre los efectos de variación del constante de celosía debido a la tensión o daños causados durante el procesamiento, y defectos – como son las dislocaciones – causados durante el crecimiento del cristal. Sin embargo, es posible distinguir entre estas características mediante el uso de asignación de espacio recíproco de rayos X en alta resolución. Con un mapa de espacio recíproco, es posible determinar que tipos de imperfecciones recíprocas afectan la calidad del cristal.

En la Figura 1 a continuación hay un mapa de espacio recíproco (006) de un sustrato de SrTiO3 disponible comercialmente que has sido ampliamente usado y aceptado por productores de películas. El pico, el cual fue adquirido usando el difractómetro multipropósito SmartLab de Rigaku, es bastante agudo, con una anchura a media altura de solo 18 segundos de arco en la dirección omega. Además del pico agudo (006), claramente se ve una estructura de varilla de truncamiento de cristal a lo largo de la dirección 2θ/ω, lo cual indica planicidad superficial alta y danos de procesamiento bajos. Además, se observa un halo ancho y de baja intensidad a lo largo de la dirección ω. La dispersión difusa es causada principalmente por las dislocaciones de baja-intensidad dentro del cristal.


Single crystal SrTiO<sub>3</sub>

Figura 1: Mapa de espacio recíproco (006) de un sustrato de SrTiO3 disponible comercialmente que ha sido ampliamente aceptado por productores de películas.

Aunque la anchura del pico (006) es bastante angosta, claramente existen defectos, los cuales puede convertirse en centros de nucleación de dislocación durante la producción de la película epitaxial, y puede severamente afectar la calidad de la película depositada.


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