Алюминаты NdAlO3: неодимовый алюминат для монокристаллических подложек
Алюминат неодима NdAlO3 — сложный оксид со структурой перовскита, получаемый твердофазным синтезом или методом Чохральского в виде монокристаллов. Стехиометрический состав NdAlO3 имеет плотность 6,8–7,0 г/см, температуру плавления около 2100 C и относится к ромбоэдрической сингонии. В отличие от алюмоиттриевого граната, NdAlO3 не содержит примесей, дающих паразитную люминесценцию, что критично для эпитаксии высокотемпературных сверхпроводников.
Технические характеристики
| Параметр | Значение | Метод контроля | Условия | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Период решётки a | 5,32–5,34 | Рентгеновская дифракция | 25 C | |
| Диэлектрическая проницаемость | 18–20 | Резонансный метод | 10 ГГц | — |
| Тангенс угла потерь tg | 3 10 | Диэлектрическая спектроскопия | 10 ГГц | — |
| Шероховатость поверхности | 0,5 | АСМ | Полировка | нм |
Монокристаллические подложки NdAlO3
Подложки NdAlO3 выпускаются диаметром 10–50 мм и толщиной 0,5–1,0 мм с ориентацией (001), (110) и (100). Рассогласование параметров решётки с плёнками YBaCuO составляет менее 0,5 %, что обеспечивает эпитаксиальное выращивание без буферных слоёв. Полировка выполняется до атомарно-гладкой поверхности, пригодной для магнетронного распыления и импульсного лазерного осаждения.
- Подложки для ВТСП-плёнок в СКВИД-магнитометрах и СВЧ-фильтрах
- Буферные слои в гетероструктурах GaN/AlGaN для мощных транзисторов
- Оптические окна ИК-диапазона в газоанализаторах
- Модельные объекты в нейтронной и рентгеновской дифрактометрии
Синтез и фазовый состав
Порошковый NdAlO3 получают отжигом смеси NdO и AlO при 1400–1600 C. Контроль фазового состава ведут методом РФА: доля примесной фазы NdAlO не должна превышать 1 %. Для монокристаллов применяют метод Чохральского в иридиевых тиглях в атмосфере аргона; скорость вытягивания — 1–3 мм/ч, скорость вращения — 10–20 об/мин.
Вопросы и ответы
Чем NdAlO3 отличается от LaAlO3 как подложка?
NdAlO3 имеет меньший период решётки (5,32 против 5,36 ) и не испытывает структурного фазового перехода при 435 C, что исключает растрескивание плёнок при термоциклировании.
Какая ориентация подложки оптимальна для ВТСП-плёнок?
Для YBaCuO применяют ориентацию (001): она обеспечивает рост плёнки осью c перпендикулярно поверхности и максимальную плотность критического тока.
Какой диаметр подложек NdAlO3 доступен?
Стандартный ряд — 10, 20, 30 и 50 мм; подложки диаметром свыше 50 мм изготавливают на заказ, поскольку выращивание крупных монокристаллов NdAlO3 ограничено термическими напряжениями.
Требует ли NdAlO3 защитной атмосферы при эксплуатации?
Нет. Алюминат неодима устойчив на воздухе до 1600 C и не взаимодействует с влагой, что позволяет использовать подложки в открытых камерах без пассивации.
