Wir stellen die Synthese von organisch-basierten Ferri Vanadium Tetracyanoethylen (V [TCNE] x, x ~ 2) über den Niedertemperatur chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Diese optimierte Rezeptur ergibt eine Erhöhung der Curie-Temperatur von 400 K bis über 600 K und eine dramatische Verbesserung der magnetischen Resonanzeigenschaften.
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Methodenartikel
Chemical Vapor Deposition eines Organic Magnet, Vanadium Tetracyanethylen
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der organischen Materialien hat Geräte wie organische Leuchtdioden (OLEDs), die Vorteile nicht in traditionellen Materialien, einschließlich niedrigen Kosten und mechanische Flexibilität gefunden haben nachgegeben. In ähnlicher Weise wäre es vorteilhaft, die Verwendung von organischen Stoffen in die Hochfrequenzelektronik und Spinelektronik erweitern. Diese Arbeit stellt ein Syntheseverfahren für das Wachstum von dünnen Filmen aus der Raumtemperatur organischen Ferrimagnet, Vanadium Tetracyanoethylen (V [TCNE] x, x ~ 2) durch Niedertemperatur-Gasphasenabscheidung (CVD). Der dünne Film wird auf <60 ° C gezüchtet, und kann eine breite Vielfalt von Substraten, einschließlich, allerdings nicht für den, Silizium, Glas, Teflon und flexible Substrate beschränkt. Die konforme Abscheidung ist förderlich vorstrukturierte und dreidimensionale Strukturen sowie. Zusätzlich kann diese Technik mit Dicken im Bereich von 30 nm bis zu einigen Mikrometern zu ergeben. Die jüngsten Fortschrittein die Optimierung der Schichtwachstum erzeugt einen Film, dessen Eigenschaften, wie höhere Curie-Temperatur (600 K), verbesserte magnetische Homogenität und schmale ferromagnetische Resonanzlinienbreite (1,5 g) vielversprechend für eine Vielzahl von Anwendungen in der Spintronik und Mikrowellenelektronik.
Einleitung
Die organische Halbleiterbasis ferri Vanadium Tetracyanoethylen (V [TCNE] x, x ~ 2) zeigt Raumtemperatur magnetische Ordnung und verspricht die Vorteile organischer Materialien für magnetoelektronischen Anwendungen, wie zB Flexibilität, niedrige Kosten der Produktion und der chemischen Abstimmbarkeit. Frühere Studien haben Funktionalität in Spintronik-Geräte, einschließlich Hybrid organisch / anorganische 1,2 und all-Bio-Spin-Ventile 3 gezeigt, und als Spin-Polarisator in einem aktiven organisch / anorganische Halbleiter-Heterostruktur 4. Darüber hinaus hat V [TCNE] x ~ 2 Versprechen für die Auf....
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Protokoll
1. Synthese und Herstellung von Vorstufen
- Herstellung von [Et & sub4; N] [V (CO) 6] 23
- In einer Stickstoffhandschuhfach, geschnitten 1,88 g Natriummetall in ~ 40 Stücke und mischen mit 14,84 g Anthracen in 320 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran (THF) in einem 1 l-Dreihalsrundkolben.
ACHTUNG: Sowohl Natriummetall und Tetrahydrofuran sind leicht entflammbar. - Man rührt die Lösung während 4,5 h bei RT unter einer Stickstoffatmosphäre bis zu einer tiefblauen Lösung von NaC 14 H 10 gebildet wird.
- Die Lösung wird auf 0 ° C.
- In einer Stickstoffhandschuhfach, bereiten ....
- In einer Stickstoffhandschuhfach, geschnitten 1,88 g Natriummetall in ~ 40 Stücke und mischen mit 14,84 g Anthracen in 320 ml wasserfreiem Tetrahydrofuran (THF) in einem 1 l-Dreihalsrundkolben.
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Ergebnisse
Die erste und einfachste Verfahren zur Bestimmung, ob eine Ablagerung erfolgreich ist, um eine visuelle Inspektion der Schichten zu tun. Der Film sollte dunkellila mit einem Spiegelende, die gleichmäßig über den Substraten angezeigt. Wenn es Punkte auf der Oberfläche des Substrats, wo kein V [TCNE] x ~ 2, oder es ist in der Farbe heller ist, dann ist dies wahrscheinlich auf die Anwesenheit von Lösemitteln oder anderen Verunreinigungen auf der Substratoberfläche. Zusätzlich sollte die Folie opak sein........
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Diskussion
Die wesentlichen Parameter für V [TCNE] x ~ 2 Abscheidung gehören Temperatur, Trägergasstrom, Druck und Verhältnis der Ausgangsstoffe. Da die chemische Dampfabscheidungsaufbau ist nicht im Handel erhältlich sind diese Parameter müssen für jedes System optimiert werden. In einer früheren Studie von Shima et al. Zeigten, dass die Temperatur hat den größten Einfluss auf die Sublimationsrate des TCNE Vorläufers 26. Die Temperatur kann auch durch den Wert des Temperaturreglers als auch.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde von NSF Grant No DMR-1207243, der NSF MRSEC Programm unterstützt (DMR-0820414), DOE Grant No DE-FG02-03ER46054 und der OSU-Anstalt für Materialforschung. Die Autoren danken der Nanosystems Laboratory an der Ohio State University, und technische Unterstützung von CY Kao und CY Chen.
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Materialien
Materials
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Ausrüstung | |||
| Stickstoff-Handschuhfach | Vakuumatmosphären | Omni-Schritte, die in der Stickstoff-Handschuhbox ausgeführt werden, können auch in einer Argon-Handschuhbox durchgeführt werden | |
| 1 L Dreihals-Rundkolben | Corning | 4965A-1L | |
| 500 ml Rundkolben | Sigma Aldrich | 64678 | |
| Turbo-Vakuumpumpstation | Agilent Varian | G8701A-011-037 | |
| Glashahn | Kontes | 185000-2440 | |
| Glas Zweiwege-Verbindungsrohr | Corning | 8940-24 | Corning Pyrex (R) 105 Grad Winkelrohradapter mit Zwei-Wege-24/40 Standard Taper Joint |
| Coldfinger | Sonderteil hergestellt von OSU Chemie Glasgeschäft | ||
| Argon Glovebox | Vakuumatmosphären | Nexus I | |
| Heizplattenrührer | Corning | 6795 | |
| Thermoelektrischer Kühler | Advanced Thermoelectric | TCP-50 | |
| Temperaturregler | Advanced Thermoelectric | TLZ10 | für TE-Kühler |
| Stromversorgung | Advanced Thermoelectric | PS-145W-12V | für TE-Kühler und Temperaturregler |
| Temperaturregler | J-Kem Wissenschaftliches | Modell 150 | Für Heizspirale Heizdraht |
| Pelican Wire Company | Nichrome 60 | ||
| Kundenspezifische Glasteile | Hergestellt von OSU Chemistry Glaswerkstatt | ||
| Vakuumpumpe | BOC Edwards | XDS-5 | Verbunden mit dem CVD-Setup |
| Durchflussmesser | Gilmont | GF-2260 | |
| Mikrometerventil | Gilmont | 7300 | Steuert den Argonfluss über das TCNE-Mikrometerventil |
| Gilmont | 7100 | Steuert den Argonfluss über V(CO)6 | |
| Schlauch | Tygon | R3603 | 1/8 in Wänden, verbunden zwischen Ventilen und Messgerät |
| 3-Wege-Absperrhahn | Nalgene | 6470 | zur Einstellung der Durchflussmengen |
| Manometer | Matheson | 63-4105 | wird an der Oberseite von Abb. 1 Teil A |
| SQUID-Magnetometer | Quantum Design | MPMS-XL | |
| EPR | Bruker | Elexsys | |
| PPMS Quantum | Design | 14T PPMS | |
| Sourcemeter | Keithely | 2400< | |
| Natriummetall | Sigma Aldrich | 262714 | |
| Anthracen | Sigma Aldrich | 141062 | |
| wasserfreies Tetrahydrofuran | Sigma Aldrich | 186562 | |
| Vanadium(III)-chlorid-Tetrahydrofuran-Komplex | Sigma Aldrich | 395382 | |
| Kohlenstoff Monoxidgas | OSU speichert | 98610 | |
| Tetraethylammoniumbromid | Sigma Aldrich | 241059 | |
| Phosphorsäure | Sigma Aldrich | 79622 | |
| Methanol | Sigma Aldrich | 14262 | |
| Silikonöl | Sigma Aldrich | 146153 | |
| Kupferpellets | Aus Kupferdraht geschnitten | ||
| Tetracyanoethylen | Sigma Aldrich | T8809 | |
| Objektträger | Gold Seal | 3010 | |
| Aktivkohle | Sigma Aldrich | 242276 |
Referenzen
- Yoo, J. W., et al. Spin injection/detection using an organic-based magnetic semiconductor. Nat. Mater. 9, 638-642 (2010).
- Li, B., et al. Room-temperature organic-based spin polarizer. Appl. Phys. Lett. 99, 153503(2011).
- Li, B., Kao, C. Y., Y....
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Nachdrucke und Genehmigungen
