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Massively Strained VO2 Thin Film Growth on RuO2
Crystal Growth & Design ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-03-04 , DOI: 10.1021/acs.cgd.0c00120 Simon Fischer 1 , Jon-Olaf Krisponeit 1, 2 , Michael Foerster 3 , Lucia Aballe 3 , Jens Falta 1, 2 , Jan Ingo Flege 4
Crystal Growth & Design ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-03-04 , DOI: 10.1021/acs.cgd.0c00120 Simon Fischer 1 , Jon-Olaf Krisponeit 1, 2 , Michael Foerster 3 , Lucia Aballe 3 , Jens Falta 1, 2 , Jan Ingo Flege 4
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Strain engineering vanadium dioxide thin films is one way to alter this material’s characteristic first order transition from semiconductor to metal. In this study, we extend the exploitable strain regime by utilizing the very large lattice mismatch of 8.78% occurring in the VO2/RuO2 system along the c axis of the rutile structure. We have grown VO2 thin films on single-domain RuO2 islands of two distinct surface orientations by atomic oxygen-supported reactive molecular beam epitaxy (MBE). These films were examined by spatially resolved photoelectron and X-ray absorption spectroscopy, confirming the correct stoichiometry. Low energy electron diffraction then reveals the VO2 films grow indeed fully strained on RuO2(110), exhibiting a previously unreported (2 × 2) reconstruction. On TiO2(110) substrates, we reproduce this reconstruction and attribute it to an oxygen-rich termination caused by the high oxygen chemical potential. On RuO2(100), on the contrary, the films grow fully relaxed. Hence, the presented growth method allows for simultaneous access to a remarkable strain window ranging from bulk-like structures to massively strained regions.
中文翻译：
在RuO 2上大规模应变VO 2薄膜生长
应变工程二氧化钒薄膜是改变这种材料从半导体到金属的特征性一阶跃迁的一种方法。在这项研究中，我们通过利用金红石结构的c轴在VO 2 / RuO 2系统中发生的8.78％的非常大的晶格失配来扩展可利用的应变机制。我们已经通过原子氧支持的反应分子束外延（MBE）在具有两个不同表面取向的单域RuO 2岛上生长了VO 2薄膜。通过空间分辨光电子和X射线吸收光谱法检查了这些薄膜，确认了正确的化学计量。然后通过低能电子衍射显示VO 2薄膜确实在RuO 2（110）上完全拉紧，表现出以前未报道的（2×2）重建。在TiO 2（110）衬底上，我们复制了此重构并将其归因于由高氧化学势引起的富氧终止。相反，在RuO 2（100）上，薄膜生长完全放松。因此，提出的生长方法允许同时进入从块状结构到大应变区域的显着应变窗口。
更新日期：2020-04-23
中文翻译：
在RuO 2上大规模应变VO 2薄膜生长
应变工程二氧化钒薄膜是改变这种材料从半导体到金属的特征性一阶跃迁的一种方法。在这项研究中，我们通过利用金红石结构的c轴在VO 2 / RuO 2系统中发生的8.78％的非常大的晶格失配来扩展可利用的应变机制。我们已经通过原子氧支持的反应分子束外延（MBE）在具有两个不同表面取向的单域RuO 2岛上生长了VO 2薄膜。通过空间分辨光电子和X射线吸收光谱法检查了这些薄膜，确认了正确的化学计量。然后通过低能电子衍射显示VO 2薄膜确实在RuO 2（110）上完全拉紧，表现出以前未报道的（2×2）重建。在TiO 2（110）衬底上，我们复制了此重构并将其归因于由高氧化学势引起的富氧终止。相反，在RuO 2（100）上，薄膜生长完全放松。因此，提出的生长方法允许同时进入从块状结构到大应变区域的显着应变窗口。
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