Tynne filmer av nanolaminater i Fe-Ti-O-systemet

Abstract

Hovedmålet med denne oppgaven har vært å utforske ALD som en mulighet for å syntetisere lagdelte strukturer av α-Fe2O3 og FeTiO3. I tillegg har et helt nytt system for tilførsel av titantetraisopropoksid (Ti-tip) uten bruk av oppvarming blitt utforsket. Dette gjør at påfylling av forløper kan gjøres mye sjeldnere. Forløperen er halogenfri og reagerer med vann. Det har vært ønskelig å kartlegge bruken av en slik forløper ved Kjemisk institutt da halogenforurensninger kan være et stort problem med andre forløpere.

Fe(thd)3 og O3 har blitt brukt til å deponere filmer av α-Fe2O3. Tidligere arbeider viste at denne forløperen vokser med preferert orientering på en rekke substrater. Orienteringen har imidlertid vist seg å ikke kunne overføres til deponering på substrater av Si(111).

Deponering av filmer i Fe-Ti-O-systemet har blitt gjort, og dette systemet er kartlagt med tanke på vekstrate og støkiometri ut fra pulsede andeler metallforløpere. Det ble vist at en blanding av totalt 25 % TiO2-sykluser og 75 % α-Fe2O3-sykluser gir en film der forholdet mellom Fe og Ti er 1:1.

Det er vist at varmebehandling av blandingsfilmer i Fe-Ti-O-systemet opp til 800 °C i luft ikke danner FeTiO3, noe som har blitt bekreftet ut fra predominansdiagrammer.

Karakterisering med GIXRD viser at varmebehandling av filmen med 1:1 forhold mellom Fe og Ti i luft ved 800 °C forbedret krystalliniteten og dannet nye faser. XPS-analyse viser imidlertid at oksidasjonstrinnene til kationene i filmen var Fe3+ og Ti4+ både før og etter varmebehandling. Et forslag til indeksering av refleksene fra analyse med GIXRD forligger. Det antas at filmen består av minst tre krystallinske faser; α-Fe2O3, TiO2-rutil og pseudobrokitt (Fe2TiO5).