AFMマテリアルズジャーナルクラブ

2D金属酸化物の定量的ナノ電気解析のためのピークフォースTUNA

アリ・ザヴァベティ、ジャン・ジェン・ウー、ベンジャミン・J・キャリー、ニトゥ・シエド、レベッカ・オレル=トリッグ、エドウィン・L・H・メイズ、チェンロン・シュー、オミド・カヴェイ、アンソニー・P・オムレーン、リチャード・B・カナー、クーロシュ・カランタル=ザデ、トーベン・デエネケ

科学, 2017, 358 (6361) pp. 332-335

薄膜金属酸化物は、高速および低電力トランジスタなどの現代エレクトロニクスの重要な用途に使用されています。これらの酸化物の原子的に薄い二次元構造を達成することは、これらのデバイスの性能を向上させる。しかし、グラフェンとは異なり、このような構造を有する金属酸化物は天然に存在せず、生成することは禁止されています。本研究チームは、HfO2、Al2O3、Gd2O3を含むナノシート金属酸化物を合成するための簡単で経済的なアプローチを報告している。室温液体金属を溶媒として使用して、標的合成のための反応環境を作り出した。この結果生じる酸化膜は、大量生産のために簡便に剥離することができる。PeakForceタッピングAFM技術は、これらの2D原子薄膜の構造および電気的解析において重要な役割を果たす。単原子層の厚さを評価する際の最も正確なAFMアプローチとして[ナノテクノロジー、2016、27、125704]、PeakForceタッピングは、Ga2O3のための2.8nm、HfO2のための0.6nm、1.1 nm Al2O3、およびGd2O3の0.5 nmの厚さを示す。ピークフォーストンネリングAFM(PFTUNA)は、調製された酸化物のナノ電子構造を特徴付けるために採用された。PFTUNA画像は、HfO2ナノシート(厚さ約半nm程度)が完全に絶縁性でピンホールフリーであることを示した。誘電分解の電圧は、PFTUNAが捉えたI-Vスペクトルの解析を通じて得られた。このデータは酸化物シートに対して〜39の誘電率を示した。これらの知見は、様々な産業用途におけるこれらの酸化物の重要性を強調している。