Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Dannelse av tykk tett Yttrium Iron Garnet Films Bruke Aerosol Nedfall

Published: May 15, 2015 doi: 10.3791/52843

Summary

Rapporten beskriver bruken av en spesialbygd system for å utføre aerosol avsetning av tykke filmer av yttrium jern granat på safir substrater ved RT. De avsatte filmer er karakterisert ved bruk av scanning elektronmikroskopi, profilometry, og ferromagnetisk resonans for å gi en representativ oversikt over egenskapene til teknikken.

Abstract

Aerosol avsetning (AD) er en tykk-film avsetningsprosess som kan gi lag opp til flere hundre mikrometer, med tetthet større enn 95% av bulk. Den primære fordelen med AD er at deponering skjer utelukkende ved romtemperatur; dermed muliggjør film veksten i materialsystemer med ulike smeltetemperaturer. Denne rapporten beskriver i detalj de behandlingstrinn for å forberede pulver og for å utføre AD hjelp av spesialbygde system. Representative karakterisering Resultatene er presentert fra skanning-elektronmikroskopi, profilometry, og ferromagnetisk resonans for filmer dyrket i dette systemet. Som representant oversikt over mulighetene i systemet, er fokus gitt til en prøve utarbeidet etter den beskrevne protokollen og systemoppsett. Resultatene indikerer at dette systemet kan med hell sette 11 um tykt yttrium jern granat filmer som er> 90% av bulktettheten i løpet av en enkelt 5 min avsetning run. En diskusjon av fremgangsmåter for å råd til bedre kontroll av aerosol og partikkel seleksjon for økt tykkelse og ruhet variasjoner i filmen er gitt.

Introduction

Aerosol avsetning (AD) er en tykk-film avsetningsprosess som kan gi lag opp til flere hundre mikrometer, med tetthet større enn 95% av lasten 1. Avsetningsprosessen antas å skje gjennom en kontinuerlig prosess av påvirkning, brudd eller deformasjon, adhesjon, og fortetning av partiklene. Figur 1 viser denne prosessen som en serie trinn som viser partikkelbelastning og fortetting over flere trinn. Som vist, at partiklene beveger seg mot underlaget med en typisk hastighet på 100-500 m / sek. Som det opprinnelige partikler virkningen med substratet de sprekke og holder seg til substratet. Denne forankringen sjikt gir mekanisk heft mellom substratet og bulk film. Som videre konsekvenser oppstår de underliggende partikler blir stadig brukket, levd, og videre fortettet. Denne prosessen med kontinuerlig effekt, brudd, og fortetting arbeider for å komprimere den underliggende film og binde krystaltallites og fremstille en film med en densitet nådde mer enn 95% av bulkmaterialet.

Figur 1
Figur 1. Illustrasjon av avsetningsprosessen. Panel A viser tre partikler beveger seg mot underlaget med en typisk hastighet på 100-500 m / sek. Panel B viser resultatet av virkningen, brudd, og adhesjonen av den første partikkelen. Panelene C og D viser den påfølgende innvirkning av den andre og tredje partikler, noe som ytterligere kompakte den underliggende film og binde krystallittene. Resultatet er en film med tetthet større enn 95% av bulk materiale (gjengitt med tillatelse fra Reference 19). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Den primære fordelen med AD er at deposition foregår utelukkende ved omgivelses RT; derved å muliggjøre vekst film, for eksempel, av et høytsmeltende temperatur materiale (utgangspulveret) på en lav smeltetemperatur substrat. Avsetningshastigheten kan være opp til flere mikrometer pr minutt og blir utført ved moderate vakuumbetingelser 1-20 Torr i avsetningskammeret. Prosessen viser evne til å skalere opp til svært store avsetningsområder og til slutt, kan det sette conformally. 2

Det er mange materielle systemer studert av AD for en rekke bruksområder, for eksempel inductors 3, slitesterke belegg 4, Piezoelectrics 5, multiferroics 6, magnetoelectrics 7 termistorer 8 termoelektriske filmer 9, fleksible dielektriske 10, harde vev implantater og bioceramics 11, solid elektrolytter 12 og photocatalysts 13. For søknader til mikrobølgeovn enheter, magnetiske filmer av Several på flere hundre mikrometer i tykkelse er nødvendig for at ideelt ville være integrert direkte i kretskortelementer. En utfordring for å realisere denne integrering er høy-temperaturregime er nødvendig for fremstilling av ferritt filmer (se gjennomgang av Harris et al. 14), så som yttrium jern granat (YIG). Av denne grunn AD ser ut til å være et naturlig valg for å realisere potensielle nye fremskritt i magnetiske integrert krets teknologi. Den lave kostnader drift, høy deponering rate, og enkelhet av AD har ansporet interesse av forskere i Tyskland, Frankrike, Japan, Korea, og nå i USA.

Figur 2 er en tegning som beskriver grunnleggende oppsett for å utføre aerosol deponering. Trykket blir overvåket på de steder som er merket P AC, P DC, og P H for den aerosoldannende kammeret, utfellingskammeret, og pumpehodet, henholdsvis. Gasstrømmen, som styres av massestrømningsregulatoren (MFC), går inn i aerosolkammeret og aerosolizes pulveret. Avsetningskammeret pumpes for å skape trykkforskjellen mellom de to kammere, slik at strømmen av partikler gjennom den rektangulære (0,4 mm x 4,8 mm) dyseåpning.

Figur 2
Figur 2. hovedkomponentene i NRL ADM systemet. Trykket blir overvåket på de steder som er merket P AC, P DC, og P H for den aerosoldannende kammeret, utfellingskammeret, og pumpehodet, henholdsvis. Se teksten for detaljer. (Copyright (2014) The Japan Society of Applied Physics, gjengitt fra Reference 20). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Den gjennomsnittlige størrelsen av en individuell partikkel YIG i dette arbeidet er 0,5 um. Effekten av agglomerering som forårsaker dissesmå partikler til å danne mye større agglomerater som varierer i størrelse fra omtrent 10 um til omtrent 400 um. Kontroll av agglomerat størrelse og leveringshastighet er avgjørende for å oppnå en tett velformet film. Dette nødvendig konfigurasjon av en aerosol kammer som tillater størrelsesvalg og jevn partikkel fluks inn i avsetningskammeret. Pulveret er forhånds siktet for å fjerne eventuelle agglomerater som er større enn 53 um før de lastes inn i kammeret aerosol. Aerosolen kammeret konfigurasjonen som brukes i dette arbeidet er illustrert i figur 3. Nitrogengass kommer inn gjennom fire innløpsdyser (to er vist i figur 3) ligger på bunnen sidene av kammeret. Gassen reagerer med YIG pulver (vist i grønt) for å frembringe en aerosol som består av en fordeling av agglomererte partikkelstørrelser mindre enn 53 um. En agitator ved bunnen av kammeret aerosol laget av en plate av rustfritt stål blir vibrert kontinuerlig for å holde pulveret i bevegelse inn igasstrømmen. Agglomeratene påvirke en 45 mikrometer filter, slik at bare agglomerater størrelse mindre enn 45 mikrometer for å angi innløpsdysen. Ved å skrive inn dyseinnløpet agglomeratene akselereres til en stor hastighet og matet ut i avsetningskammeret (ikke vist) for å utføre avsetningen. En rustfri stålstang forbinder bunnen av filteret til bunnen av røreverket (ikke vist) for å hjelpe til i de-tilstopping av filteret.

Figur 3
Figur 3. Illustrasjon av den interne aerosol kammeret konfigurasjon, med filter, innløpsdyser, og YIG pulver vist. Se teksten for detaljer.

Denne rapporten beskriver eksperimentell prosedyre for å utføre AD hjelp av spesialbygde system beskrevet ovenfor for å produsere tette filmer av YIG. Representative resultater for en 11 mikrometer tykk film produsert i dette systemet er vist ved hjelp av scanning elektronmikroskopi (SEM), tykkelse profiler, og ferromagnetisk resonans (FMR). Resultatene som presenteres er ikke ment å være en grundig studie av de magnetiske egenskaper eller materielle strukturen i filmen, men som en demonstrasjon av filmene som produseres av denne teknikken. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Powder Forberedelse

  1. Sil som mottatt yttrium jern granat (YIG) pulver for å oppnå 100-150 g agglomerater størrelse mindre enn 53 mikrometer.
  2. Plasser siktet pulver i en ovn for å tørke i minst 24 timer ved en temperatur høyere enn 300 ° C.

2. Forbehandling

  1. Rens et substrat av ønsket størrelse, for eksempel 3 mm x 3 mm ved bruk av aceton og deretter isopropanol. Tørk ved hjelp av nitrogengass.

3. Utføre Aerosol Nedfall

  1. Monter prøven til oversettelse montering scenen.
    1. Plasser dobbeltsidet, kobbertape til monteringsstadiet. Plasser rengjøres underlaget på kobber tape.
    2. Mål avstanden fra kanten av monteringstrinnet til hver kant av prøven. Noter dimensjoner og prøve posisjon på prøven historie ark.
    3. Kontroller at monteringstrinnet er innrettet parallelt med hoveddelen av oversettelses motor ved å måle avstanden fra kanten av monteringstrinnet til kanten av motorlegemet målepunkter. Laste prøven inn i avsetningskammeret.
    4. Klem flensen for å forsegle utfellingskammeret. Fest tre 15-pinners D-sub-kontrolleren kabler for oversettelsen motorer.
  2. Laste pulver og lukk opp aerosol kammeret.
    1. Fjern tørket pulver fra ovnen og legg den i aerosol kammeret nederste delen. Skyv filteret de-tilstopping stang feste på filter de-tilstopping stang.
    2. Plasser hoveddelen av den aerosolen kammeret mot aerosol kammerbunndelen. La filteret de-tilstopping stang feste til hvile på agitasjon plate som hoveddelen blir festet til den nedre seksjonen.
    3. Klem hoveddelen til den nederste delen. Fest aerosol kammeret manometeret til sideporten på hoveddelen av aerosol kammeret.
    4. Klem dyseinnløpet delen til toppen port på hoveddelen of aerosol kammeret ved hjelp av en QF klemme. Heve munnstykket innløpsrøret til innløpsåpningen på avsetningskammeret og sikre den øverste og nederste montering.
    5. Spill pulver og aerosol kammeridentifikasjonsnummer på prøven historie ark.
  3. Slå på skrubbepumpe med den isolert fra resten av systemet. Slå på avsetningskammeret belysningslampe. Åpne innsnevringen ventilen på omløpsledningen for å starte pumpen ned av hele systemet.
  4. Oppsett trykket overvåkingsprogram med deponering løp identifikasjon.
  5. Kjør scenen kontrolleren makro skaperen ved å skrive 'pitrans' i kommandolinjen terminalvindu og skriv inn den nødvendige informasjonen. Opprett et nytt ark i oppkjøringen loggarket og registrere deponering parametre og oppsett notater.
  6. Etter at systemet trykket har nådd ca. 150-200 Torr, litt åpne unconstricted ventilen. Opprettholde en pumpe ned hastighet på ca. 1 Torr / sek. Når the trykket har falt under 100 Torr starte trykk overvåkingsprogram og oversettelsen scenen motor kontrolleren programvare.
  7. Når trykket i systemet har nådd omtrent 1 torr lukke alle tre ventiler til omløpsledningen og åpne hovedventilen pumping. Stram klemmen til topplokket på deponering kammeret.
  8. Slå på viften pumpen. Åpne ultrahøy renhet (UHP) nitrogengass sylinder. Overvåke trykket og registrere bunnen trykket i systemet (det typisk når 15-25 mTorr).
  9. Sette avstanden mellom dysen og underlaget. Bruk trinnet kontrolleren programvaren grafisk brukergrensesnitt vindu for å bevege substratet er montert over munnstykket. Senk underlaget til den berører munnstykket. Bevege substratet 7,5 mm i vertikalretningen fra denne posisjonen.
  10. Lukk hovedpumpelinjen og overvåke lekkasjerate av systemet på trykk overvåkingsprogram. Legg merke til den initiale lekkasjeraten ved å stenge ventilen. Hvis dette leak hastighet er mindre enn 3.33 mTorr / sek fortsetter, ellers begynne å se etter lekkasjer. En typisk lekkasjehastighet er mindre enn 1,2 mTorr / sek.
  11. Sett utfellingskammeret sommerfugl til 500 Torr forhåndsinnstilt verdi. Sett masse kontrolleren verdi til 13.63 L / min (ikke slå den på).
  12. Flytt monteringstrinnet til startposisjon for avsetningen. Laste makro opprettet i trinn 3.7 i kontrolleren programvare.
  13. Programmere funksjonen generator for å feie lineært mellom 135 og 145 Hz hvert 10 sek. Drei funksjonsgenerator på. Snu nitrogengasstrøm på. Etter en 3 sek nedtelling starte trinnet kontrolleren makro.
  14. Overvåk avsetning og justere gass-strømningshastighet som er nødvendig for å holde trykkforskjellen ved 500 ± 0,5 Torr (eller som er ønsket for run) for varigheten av avsetningen.
    Merk: Trykket i avsetningskammeret er vanligvis 0,65 Torr og trykket i avsetningskammeret er vanligvis 501 Torr. Ukontrollerbare variasjonertrykk vanligvis indikerer at UHP nitrogen renner ut. Et lite fall i trykk (1-2 torr) over varigheten av forsøket er typisk. Dette kan avhjelpes ved å øke gassmengde. Under den første passerer en synlig film skal dannes på substratet, tyder på mangel på filmdannelse utilstrekkelig aerosolisering av pulveret og / eller betydelig filtertilstopping.
  15. Ved slutten av avsetnings oppmerksom nøyaktig deponering kjøretid. Steng av nitrogengass, funksjonsgeneratoren, og pumpene. Åpne utfellingskammeret butterfly ventilen helt.
  16. Åpne omløpsventil plassert på siden av avsetningskammeret. Slå huset nitrogengass regulator til null og omdirigere den inn i deponering kammeret. Lukk hoved pumping ventilen mens du sakte øke huset gassregulatoren trykk.
  17. Hjem munnstykket til X = 25 mm, Y = 25 mm, og Z = 25 mm, og lukk scenen kontrolleren programvare.
  18. Når trykket i systemet har stegetover 100 Torr stoppe trykket overvåkingsprogram. Ta opp den totale nitrogengass som brukes og tiden for å fullføre deponering. Juster huset gasstrykket som nødvendig til systemet når atmosfæren.
  19. Trekk de tre 15-pinners D-sub scene kontroller kabler og unclamp topplokket. Fjern den øverste hetten fra deponering kammeret og avmontere prøven.

4. Post-deponering Inspeksjon

  1. Fjern prøven fra monteringstrinnet og inspisere den under et mikroskop. Hvis det er nødvendig, å vaske prøven i isopropanol for å fjerne løst pulver. Utføre de planlagte karakterisering av filmen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Etter at avsetningen er ferdig, blir de belagte substrater fjernet fra avsetningskammeret og kontrolleres ved hjelp av et optisk stereomikroskop. Prøver blir typisk børstet og vasket med isopropanol for å fjerne overskytende pulver som forble i løpet av gjentrykksetting til atmosfæren. Film karakterisering ble utført på de representative resultater som er presentert her ved hjelp av scanning elektronmikroskopi for å vurdere morfologi av filmen, profilometry å vurdere filmtykkelse, ensartethet, og ruhet, og ferromagnetisk resonans for å vurdere de magnetiske egenskapene til filmen (se referanse 20 for ytterligere detaljer om karakterisering metoder). I denne studien ble en 3 mm x 3 mm safir substrat belagt med ovennevnte protokoll og systemoppsettet. Avsetnings sveip ble satt til raster over filmen på 0,65 mm / sek, og for å dekke et areal på 75 mm2.

Figur 4 er et SEM-bilde av den øvre overflaten av filmen viser mange små korn som er mye mindre enn start størrelsen av de individuelle partikler (0,5 um). Det er innlysende fra bildet at filmen har dannet en noe ujevn, godt komprimert overflate med meget få hulrom. For filmer med lignende resultater som er presentert her har vi målt tettheten til mellom 90% -96% av den teoretiske densitet for YIG (5,17 g / cm 3). Den tverrsnitt av filmen er vist i figur 5 støtter også den tette naturen av filmen. Hovedbildet i figur 5 viser kanten av as-avsatte prøven som dannes under avsetningen, det vil si, det er ikke en spaltet seksjon av filmen. Det innfelte viser et forstørret bilde av tverrsnittet av filmen som indikerer den tette naturen av filmen. Vi har også utført røntgendiffraksjon på as-avsatte filmer og utgangspulveret og funnet at krystallstrukturen ikke endres ved avsetning (data ikke vist, se referanser også 3 og 20).

jove_content "> Figur 6 er et plott av den trinnhøyden av filmen. Det totale arealet av prøven er 3 mm x 3 mm (totalt deponeringsområdet var 75 mm 2). Den trinn ble laget ved å fjerne en del av filmen langs en ​​kant av substratet. Den røde linje overliggende data indikerer den gjennomsnittlige filmtykkelse på 10,93 um ved å ta gjennomsnittet tre profil skanninger tvers over filmen. rms ruhet R q = 1,37 um. avsetningstiden for dannelse av denne filmen var 337 sek som resulterer i en avsetningshastighet på 1,95 um / min.

Figur 7 er et plott av den deriverte FMR absorpsjon tatt ved RT: data vist i sort. En Lorentzian derivat lineshape tilpasning til data vises i rødt. Den linjebredden av data er 330 Oe og resonans feltet er 2810 Oe. Signalet plassering og form kan sammenlignes med en vanlig spektrum for polykrystallinsk YIG vokst med andre metoder, for eksempel, pulset laser deponering eller rf magnetron frese ing 15,16. Den Lorentzian lineshape gir en god tilpasning til data som tyder på en jevn film 17,18.

Figur 4
Figur 4. SEM-bilde av den øvre overflaten av filmen etter avsetningen. Bildet viser en film med mange korn som er tett sammenpakket, og mye mindre enn individuell utgangspartikkelstørrelse på 0,5 um. Trykk her for å vise en større versjon av denne figur.

Figur 5
Figur 5. SEM-bilde av tverrsnittet av filmen på substratet safir. Det innfelte er et forstørret bilde av tverrsnittet av filmen.ghres.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6
Figur 6. Et representativt trinn profil av filmen i figur 4, og Figur 6 viser variasjon i tykkelse på tvers av 2,25 mm fra 3 mm total lengde av prøven. Den gjennomsnittlige tykkelse av 10,93 um er vist som den røde linje liggende dataene. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 7
Figur 7. Ferromagnetisk resonans deriverte kurve av filmen tatt ved RT. Spekteret er godt egnet ved en Lorentzian funksjon som indikerer en ensartet homogen film. Den linewidth er 330 Oe. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

SEM bildet i figur 4 viser at betydelige brudd og fortetting skjer under avsetningsprosessen. Bildet blir tatt fra den øvre overflaten av filmen, som viser et lite antall hulrom og korn. Den observerbare region er den siste av det materiale som skal avsettes, og derfor ikke ha nytte av den videre påvirkning og fortetting prosess med etterfølgende partikler som illustrert ved påvirkning fra partikkel 2 og 3 i figur 1. Filmen tettheten i volumet av prøven ses av tverrsnittsbildet i figur 5. Dette bilde, sammen med høyere forstørrelse innfelt i tverrsnitt, gir ytterligere bevis for en tett film.

Ruheten sett i SEM bildet er også bekreftet kvantitativt i profil skanninger. Grovheten av disse filmene kan være på grunn av den høye frekvensen av nedfall (1,95 um / min). Det er mulig at filmer dannet merlangsomt vil gjøre det mulig å fullt brudd partikler og holder seg før ytterligere partikler ankommer, men økningen i ruheten filmen kan også være fundamentalt relatert til økningen i filmtykkelse 21. Fallet i tykkelse på tvers av filmen antyder at partikkelstrømmen inn i avsetningskammeret ikke er konstant under hele avsetningen. Mulige årsaker kan skyldes tap av pulver i aerosolen, klumping av pulveret i bunnen av sprayboksen kammeret, og / eller filtertilstopping. Fullstendig tørking og sikting pulverene og modifisere aerosol kammer til det som er vist på figur 3 er strategier er gjort for å forbedre og kontrollere avsetningshastigheten og film ensartethet.

Den FMR-spekteret for denne prøve indikerer at YIG filmen har en resonans felt og lineshape som er typisk av polykrystallinsk YIG filmer dyrket ved andre teknikker. Den linjebredden av den avsatte filmen AD er noe bredere enn andre rapporterte polykrystallinskefilmer av ca 100-200 Oe 16. Dette er sannsynligvis på grunn av nano-krystallinske make-up av filmen. Legg merke til at enkelt-krystaller YIG filmer har en typisk FMR linjebredde på mindre enn 1 Oe selv for sammenlignbare tykkelser 22. Siden denne filmen er godt modellert av en Lorentzian lineshape man kunne konkludere med at filmen er jevn og fri for inhomogenitetene. I dette tilfelle kan den utvidelse av linjebredden tilskrives indre avspenningsprosesser som Gilbert demping og / eller 2-Magnon spredning 18. Den skrånende tykkelsesprofilen på figur 6 er vist at avsetningshastigheten er ikke konstant gjennom hele prosessen, og derfor er sannsynligvis ikke være helt fri fra inhomogeniteter filmen. En mer inngående studier må gjennomføres for å fullt implisere disse mekanismene (se også omtale i Ref. 3), samt bedre avgrensning av det aktuelle AD system. Den mest sannsynlige årsak til ikke-uniform dekning er at den aerosol generated i aerosol kammeret kan bli utarmet og / eller filteret blir tett. Begge disse effektene vil føre til at mengden av pulver inn i avsetningskammeret for å minske, og derved resultere i en lavere avsetningshastighet.

Resultatene presentert ovenfor indikerer vellykket avsetning av et nesten 11 mikrometer tykk film ved en avsetningshastighet på nesten 2 um / min (for en 75 mm 2 område) ved anvendelse av AD-systemet og protokollen spesifisert her. Filmen består av tett kompakterte og tilfeldig orienterte korn som er mye mindre enn startpartiklene på grunn av virkningen, brudd og fortetting mekanismer som er involvert i denne prosessen. Filmen viser sammenlign FMR linjebredde form og resonans feltet til rapporterte YIG filmer 15-17. Ytterligere arbeid for bedre å styre strømmen av agglomerater i avsetningskammeret er nødvendig for å sikre en mer jevn filmvekst.

Nåværende arbeid er i gang for å ytterligere forbedre contens av avsetningsprosessen. Ytterligere tørking og sikting protokoller er utviklet for å sikre at pulveret har samme konsistens i hvert forsøk. Design er også i gang med å lage en forbedret filtreringssystem med mindre tilstopping. En ny utforming av innløpsmunnstykket vil også hjelpe til å hindre clumped pulver samler seg i dysen halsen. Mer dyptgående studier av magnetiske og strukturelle egenskaper er også i gang. Noen nåværende studier omfatter, å bygge opp filmer lag-på-lag for å bedre forstå variasjoner i de magnetiske egenskapene til disse filmene er laget av aerosol avsetning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

SDJ erkjenner takknemlig støtte fra den amerikanske foreningen for ingeniørutdanning / NRL postdoktorstipend Program, diskusjoner med Konrad Bussmann (NRL) og Mingzhong Wu (Colorado State University) på de magnetiske egenskapene til materialer, og Ron Holm (NRL) for sin rolle i design og implementering av NRL AD system.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ferromagnetic Resonance Spectrometer www.bruker.com/ 9.5 GHz Spectrometer
Scanning Electron Microscope www.zeiss.com LEO Supra 55
Profilometer www.kla-tencor.com/ D-120
Stereo Microscope www.microscopes.com Omano Stereo Microscope Used for inspection directly after removal from deposition chamber
Double-sided Copper Tape www.2spi.com 05085A-AB hold-down clips or other adhesives may be used
Nitrile Exam Gloves www.fishersci.com 19-130-1597D
2-propanol www.fishersci.com A451SK-4
Acetone www.fishersci.com A11-1
Yttrium Iron Garnet Powder www.trans-techinc.com/ Call for Product Information Powder is custom made to order and ground to specifications
Stainless Steel Spoon www.fishersci.com 14-429E Used for scooping and transferring powder
Alumina Boats www.coorstek.com/ 65580
Drying Furnace www.paragonweb.com KM14 ceramic furnace Furnace is connected to air during drying
Powder Sieves www.advantechmfg.com/ 270SS8F A selection of mesh openings are needed to sieve from large down to target size
Ultra High Purity Nitrogen Gas www.praxairdirect.com NI 5.0UH-3K Used as medium for aerosol.
Air Breathing Quality www.praxairdirect.com AI BR-4KN Used inside furnace during drying
Lab Balance www.balances.com/ Sartorius ED224S Lab Balance Used for weighing powder
Sapphire Wafers www.pmoptics.com/ PWSP-313211

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Akedo, J. Room Temperature Impact Consolidation (RTIC) of Fine Ceramic Powder by Aerosol Deposition Method and Applications to Microdevices. J. of Therm. Spray tech. 17, 181 (2008).
  2. Hahn, B. D., Park, D. -S., Choi, J. -J., Ryu, J. Osteoconductive hydroxyapatite coated PEEK for spinal fusion surgery. Appl. Surf. Sci. 283, 6-11 (2013).
  3. Johnson, S. D., et al. Aerosol Deposition of Yttrium Iron Garnet for Fabrication of Ferrite-Integrated On-Chip Inductors. IEEE Trans. on Magnetics. 51 (05), (2015).
  4. Johnson, S. D., Kub, F. J., Eddy, C. R. ZnS/Diamond Composite Coatings for Infrared Transmission Applications Formed by the Aerosol Deposition Method. Proceedings of SPIE. 8708, 87080T-87081T (2013).
  5. Han, G., Ryu, J., Yoon, W. -H., Choi, J. -J. Effect of electrode and substrate on the fatigue behavior of PZT thick. Ceram. Int. 38 (1), S241-S244 (2012).
  6. Ryu, J., Baek, C. -W., Lee, Y. -S., Oh, N. -K. Enhancement of Multiferroic Properties in BiFeO3-Ba(Cu1/3Nb2/3)O-3. Film. J. Am. Ceram. Soc. 94 (2), 355-358 (2011).
  7. Park, C. -S., Ryu, J., Choi, J. -J., Park, D. -S. Giant Magnetoelectric Coefficient in 3-2 Nanocomposite Thick Films. Jpn. J. Appl. Phys. 48 (8), 1 (2009).
  8. Ryu, J., Park, D. -S., Schmidt, R. In-plane impedance spectroscopy in aerosol deposited NiMn2O4 negative. J. Appl. Phys. 109 (11), 112722 (2011).
  9. Yoon, W. -H., Ryu, J., Choi, J. -J., Hahn, B. -D. Enhanced Thermoelectric Properties of Textured Ca3Co4O9 Thick Film by Aerosol Deposition. J. Am. Ceram. Soc. 93 (8), 2125-2127 (2010).
  10. Ryu, J., Kim, K. -Y., Choi, J. -J., Hahn, B. -D. Flexible Dielectric Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7 Thin Films on a Cu-Polyimide Foil. J. Am. Ceram. Soc. 92 (2), 524-527 (2009).
  11. Hahn, B. -D., Lee, J. -M., Park, D. -S., Choi, J. -J. Mechanical and in vitro biological performances of hydroxyapatite-carbon. Acta Biomater. 8 (8), 3205-3214 (2009).
  12. Choi, J. -J., Cho, K. -S., Choi, J. -H., Ryu, J. Effects of annealing temperature on solid oxide fuel cells containing (La,Sr) (Ga,Mg,Co)O3-δ electrolyte prepared by aerosol deposition. Mater. Lett. 70, 44-47 (2012).
  13. Ryu, J., Hahn, B. -D. Porous Photocatalytic TiO2 Thin Films by Aerosol Deposition. J. Am. Ceram. Soc. 93 (1), 55-58 (2010).
  14. Harris, V. G., et al. Recent advances in processing and applications of microwave ferrites. J. of Magn. and Magn. Mat. 321, 2035 (2009).
  15. Kang, Y. -M., Ulyanov, A. N., Yoo, S. -I. FMR linewidths of YIG films fabricated by ex situ post-annealing of amorphous films deposited by rf magnetron sputtering. Phys. Stat. Sol. (a). 204 (3), 763-767 (2007).
  16. Popova, E., et al. Perpendicular magnetic anisotropy in ultrathin yttrium iron garnet films prepared by pulsed laser deposition technique). J. of Vac. Sci. Techn. A. 19 (5), 2567-2570 (2001).
  17. Sun, Y., et al. Growth and ferromagnetic resonance properties of nanometer-thick yttrium. Appl. Phys. Lett. 101 (15), 082405 (2012).
  18. Kalarickal, S. S., Krivosik, P., Das, J., Kim, K. S., Patton, C. E. Microwave damping in polycrystalline Fe-Ti-N films: Physical mechanisms and correlations with composition and structure. Phys. Rev. B. 77, 054427 (2008).
  19. Johnson, S. D. Advances in Ferrite-Integrated On-Chip Inductors Using Aerosol Deposition. Magnetics Business & Technology Magazine. 10, (2014).
  20. Johnson, S. D., Glaser, E. R., Cheng, S. -F., Kub, F., Eddy Jr,, R, C. Characterization of As-Deposited and Sintered Yttrium Iron Garnet Thick Films Formed by Aerosol. Appl. Phys. Express. 7, 035501 (2014).
  21. Lee, D. -W., Nam, S. -M. Factors Affecting Surface Roughness of Al2O3 Films Deposited on Cu Substrates by an Aerosol Deposition Method. J. of Ceramic Proc. Research. 11, 100 (2010).
  22. Glass, H. L., Elliott, M. T. Attainment of the Intrinsic FMR Linewidth in Yttrium Iron Garnet Films Grown by Liquid Phase Epitaxy.J. Cryst. Growth. 34, 285 (1976).

Tags

Engineering aerosol deponering yttrium jern granat mikrobølgeovn materialer radiofrekvens materialer tykk film ferromagnetisk resonans kald spray belegg romtemperatur keramikk multifunksjonelle materialer ferrites oksider
Dannelse av tykk tett Yttrium Iron Garnet Films Bruke Aerosol Nedfall
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Johnson, S. D., Glaser, E. R., Kub,More

Johnson, S. D., Glaser, E. R., Kub, F. J., Eddy, Jr., C. R. Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition. J. Vis. Exp. (99), e52843, doi:10.3791/52843 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter