لانتانوم آلومینات یک ترکیب معدنی به شکل پودر کرم رنگ است که اغلب به اختصار LAO نامیده می شود. این ماده یک اکسید سرامیکی شفاف از نظر نوری با ساختار پراسکیت مخدوش می باشد. کریستال آلومینات لانتان دارای یک نسبت دی الکتریک نسبی نسبتاً بالا ۲۵ پوند است.
ساختار کریستالی LAO یک پروسکیت تحریف شده رومبوهدرال با پارامتر شبکه شبه مکعبی۳/۷۸۷ آنگستروم در دمای اتاق است. سطوح LAO تک کریستالی صیقلی وجود عیوب دوقلو را با چشم غیر مسلح نیز نشان می دهد.
مورد استفاده این ماده در لایه های نازک اپی تکسیال، فیلم های نازک غیر اپیتاکسی و بستر می باشد. این ترکیب عمدتا در ساخت قطعات شیشه ای نوری و فیبرهای نوری برای صنایع الکترونیکی استفاده می شود.
این ماده همچنین اغلب در صنایع سرامیک و کاتالیزور به کار می رود. با توجه به خواص دی الکتریک آن ، دارای خواصی برای کاربردهای کم اتلاف مایکروویو و رزونانس دی الکتریک می باشد. لازم است که این ماده در شرایط خشک و خنک در ظروف خوب دربسته نگهداری شود.
خواص و مشخصات شناسایی لانتانوم آلومینات
| خواص | مشخصات |
| شکل فیزیکی پودر کرم رنگ | فرمول شیمیایی LaAlO۳ |
| دانسیته (g/cm۳)۶/۵۲ | وزن مولکولی (g/mol) 213/89 |
| نقطه ذوب (۰C)2080 | شماره (CAS No) ۱۲۰۰۳-۶۵-۵ |
| حلالیت (در ۲۵ درجه سانتیگراد) نامحلول در اسیدهای معدنی | ساختار کریستالی رومبوهدرال |
تولید
سنتز لانتانوم آلومینات از طریق ژل اتیلن دی آمین تتراستیک اسید، عنوان مقاله ای می باشد که در سال ۲۰۰۳ میلادی منتشر شده است. در این مطالعه آلومینات لانتان با موفقیت از طریق ژل اتیلن دی آمین تتراستیک اسید سنتز شده است.
در این کار پیش سازها و پودرهای مشتق شده این ماده با آنالیز حرارتی افتراقی، تجزیه و تحلیل گرماسنجی، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه و پراش اشعه ایکس مشخص شدند. فاز خوب متبلور LaAlO۳ در دمای ۸۰۰ درجه سانتی گراد به مدت ۲ ساعت بدون تشکیل فاز میانی به دست آمده است.
کاربردهای لانتانیوم آلومینات
لایه های نازک رشد یافته LAO می توانند اهداف مختلفی را برای ساختارها و دستگاه های الکترون های همبسته ارائه دهند. LAO گاهی اوقات به عنوان عایق اپی تکسی بین دو لایه رسانا استفاده می شود.
فیلم های Epitaxial LAO را می توان با روش های مختلفی رشد داد که بیشتر آنها با رسوب لیزری پالسی (PLD) و اپیتاکسی پرتو مولکولی (MBE) انجام می شود. مهمترین و رایج ترین کاربرد LAO اپیتاکسیال در رابط تیتانات لانتانوم آلومینات-استرانسیوم می باشد.
در سال ۲۰۰۴، مشخص شد که هنگامی که ۴ یا بیشتر از سلول های LAO به صورت اپیتاکسیال روی استرانسیم تیتانات رشد می کنند، یک لایه رسانای دو بعدی در سطح مشترک آنها ایجاد می شود.
به طور جداگانه، LaAlO۳ و SrTiO۳ عایق های غیر مغناطیسی هستند، اما رابط های LaAlO۳/SrTiO۳ رسانای الکتریکی، ابررسانا، فرومغناطیس، مقاومت مغناطیسی منفی در صفحه، و نوری رسانایی بزرگ را نشان می دهند. مطالعه چگونگی ظهور این خواص در این رابط یک حوزه رو به رشد تحقیق در فیزیک ماده چگال است.
کریستال های تک لانتانیم آلومینات به صورت بستری برای رشد اپیتاکسیال پروسکایت ها و به ویژه برای ابررساناهای کاپرات به صورت تجاری در دسترس هستند. لایه های نازک آلومینات لانتانیم بعنوان مواد اولیه برای دی الکتریک های با k بالا در اوایل اواسط دهه ۲۰۰۰ در نظر گرفته شدند. علیرغم ثابت دی الکتریک نسبی جذاب ۲۵ ~، آنها در تماس با سیلیکون در دمای مربوطه (° ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد) به اندازه کافی پایدار نبوده اند.
لایه نازک دی الکتریک لانتانوم آلومینات در محلول آبی
در مقاله ای که در سال ۲۰۱۴ منتشر گردیده است، فیلم های نازک دی الکتریک لانتانوم آلومینات آمورف از طریق پردازش محلول از پیش سازهای نیترات معدنی ساخته شده اند که چکیده تصویری آن در تصویر بالا آورده شده است.
محلول های پیش ساز حاوی گونه های محلول الیگومری فلز -هیدروکسیل و/یا اکسو هستند که توسط پراکندگی نور پویا (DLS) و طیف سنجی رامان مشهود هستند.
در این کار تشکیل فیلم نازک به عنوان تابعی از دمای پخت با استفاده از مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراش اشعه ایکس (XRD)، بازتاب اشعه ایکس (XRR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و مجموعه ای از اندازه گیری های الکتریکی مشخص شده اند.
دمای پخت بیشتر از ۵۰۰ درجه سانتی گراد منجر به تشکیل فیلم های نازک با چگالی جریان نشتی پایین و ثابت های دی الکتریک از ۱۱.۰ تا ۱۱.۵ می شود. هنگامی که این ساختار به عنوان لایه دی الکتریک در ترانزیستورهای لایه نازک-IGZO (TFTs) گنجانده می شود، فیلم های نازک لانتانوم آلومینات که در ۶۰۰ درجه سانتی گراد در هوا آنیل می شوند، TFT هایی با میانگین تحرک کم و ولتاژ بالا (V26 ولت) ایجاد می شوند.