Алюминаты LaAlO3 в Минске

Алюминат лантана LaAlO: монокристаллические подложки и керамика

Алюминат лантана LaAlO — диэлектрический оксид со структурой искажённого перовскита (ромбоэдрическая сингония, пространственная группа R-3c). Температура плавления — около 2080 C, плотность монокристалла — 6,52 г/см, ширина запрещённой зоны — 5,5–5,6 эВ. Диэлектрическая проницаемость при 300 К и 1 кГц — 24–25; тангенс угла диэлектрических потерь на СВЧ (10 ГГц) — не выше 310. Параметр решётки псевдокубической ячейки — 3,79 , что обеспечивает согласование с плёнками YBaCuO, SrRuO, PZT и ряда манганитов. Фазовый переход из ромбоэдрической в кубическую модификацию наблюдается при 435–530 C в зависимости от стехиометрии по кислороду.

Монокристаллические подложки

Подложки LaAlO выпускают диаметром 1–4 дюйма (25,4–101,6 мм), толщиной 0,5 мм, с ориентацией (100), (110), (111) и вицинальными разориентациями 0,1–5. Шероховатость рабочей поверхности после эпитаксиального полирования — Ra 0,5 нм по данным ACM на площади 5 5 мкм. Двухсторонняя полировка применяется для лазерной интерферометрии и оптических элементов. Двойникование — основной дефект кристаллов, выращенных методом Чохральского; для его подавления используют рост в направлении (100) и отжиг при 1000–1200 C.

Керамика и порошки

Поликристаллический LaAlO получают твердофазным синтезом из LaO и AlO при 1400–1600 C либо золь-гель методом с последующим спеканием при 1550–1700 C. Относительная плотность спечённых образцов — 96–99 %. Керамика применяется как мишень для магнетронного распыления, как носитель катализаторов высокотемпературного окисления метана и как компонент огнеупорных композиций. Удельная поверхность порошков, полученных золь-гель синтезом, — 15–40 м/г.

Технические параметры

Применение по отраслям

• СВЧ-электроника: резонаторы, фильтры, диэлектрические подложки для интегральных схем диапазона 1–40 ГГц.
• Сверхпроводящая электроника: эпитаксиальные плёнки ВТСП на подложках LaAlO для СКВИД-магнитометров и приёмных устройств.
• Сегнетоэлектрические устройства: буферные слои под плёнки PZT, BaTiO в энергонезависимой памяти и микроэлектромеханических системах.
• Катализ: носители для Pt, Pd, Ni в реакторах паровой конверсии и окисления углеводородов при 700–900 C.
• Оптика: прозрачные окна и иммерсионные элементы для УФ-диапазона (пропускание от 250 нм).
• Топливная энергетика: компоненты твёрдооксидных топливных элементов, работающих при 800–1000 C.

Эксплуатационные ограничения

LaAlO склонен к образованию кислородных вакансий при восстановительном отжиге выше 900 C в атмосфере H/Ar, что снижает диэлектрические характеристики. При нагреве выше 435 C происходит переход в кубическую фазу с изменением параметра решётки, что требует учёта при высокотемпературном осаждении плёнок. Гигроскопичность поверхности подложек приводит к деградации эпитаксиального слоя, поэтому хранение осуществляется в вакуумной упаковке или в среде осушенного азота.

Вопросы и ответы