Name: Radiofrequenz das Magnetron-Sputtern GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme auf SrTiO3 (STO) Einkristall Substraten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 49 s
Description: Erfahren Sie das Radiofrequenz-Sputtern von LSMO-Nanopartikeln und GdBCO-Filmen auf SrTiO3-Einkristallsubstraten. Diese Methode ermöglicht die effiziente Abscheidung beider Materialien in derselben Vakuumkammer.

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Diese Arbeit wurde unterstützt durch die National Natural Science Foundation of China (Nr. 51502168; No.11504227) und der Shanghai Municipal Natural Science Foundation (No.16ZR1413600). Die Autoren danken dankbar die instrumentale Analyse Center von Shanghai Jiao Tong Universität und Ma-Tek analytische-Labor für kompetente technische Unterstützung.

(1) Substrat und Ziel-Vorbereitung
Hinweis: Dieser Abschnitt beschreibt die Vorbereitung der Sputter Deposition Kammer und die Einkristall-SrTiO-3 (STO)-Substrate.
<ol><li>Verwenden Sie 10 x 10 mm SrTiO3 (STO) Einkristall Substrate während der RF-Magnetron Sputtern Prozess.</li>
	<li>Nacheinander reinigen Sie die Substrate in Isopropanol und deionisiertes Wasser für 10 min bei Raumtemperatur im Ultraschallbad. Dann trocknen Sie die Substrate mit Stickstoff, die für gleichmäßige Bedeckung des Substrats und Einhaltung von guter Film ist.</li>
	<li>Montieren Sie (001) STO-Substrate in die Substrat-Halter mit Silberstaub leitfähigen Kleber. Laden Sie diese in die Vakuumkammer.</li>
	<li>Montieren Sie das LSMO-Ziel in der Magnetron-Injektion-Pistole, und dann zusammensetzen Sie die Pistole wieder. Testen Sie den Widerstand mit einem Ohmmeter, um einen Kurzschluss zwischen dem Magnetron und den umliegenden Schild zu vermeiden. Schließen Sie die Vakuumkammer geschlossen ist und die Pumpe nach unten.</li>
	<li>Sobald das Vakuum niedriger als 1 x 10-4 Pa ist, erhitzen Sie die Substrate auf 850 ° C mit einer Heizrate von 15 ° C/min. Satz der Ziel-Substrat-Abstand bis 8 cm.</li>
	<li>Stellen Sie den Massenstrom Regler 10 Sccm o und 5 Sccm Ar als Gasstrom zu arbeiten. Verwenden Sie Ar / O mixed Gas, O kationischen Verhältnis (3) für La0,67Sr0,33MnO3 Material während des Wachstums zu halten.</li>
	<li>Vor der Ablagerung Pre-sputter-das LSMO-Ziel für 20 min bei 30 W. High Kraft zu führen in das Ziel Risse und mit low-Power führt zu mehr Zeit für eine saubere Oberfläche, so wir 20 min für 30 w wählen.</li>
</ol>2. LSMO Nanopartikel Deposition
Hinweis: Dieser Abschnitt beschreibt die Ablagerung von LSMO Nanopartikel durch RF-Magnetron-Sputtern.
<ol><li>Zu einem Kammerdruck von 25 Pa, justieren Sie die Molekularpumpe Schiene Ventil. Ob die sofortige Wert größer als 25 immer ist Pa, drehen Sie ihn gegen den Uhrzeigersinn; Wenn es kleiner als 25Pa immer, drehen Sie im Uhrzeigersinn. Fortgesetzt, bis der Druck auf einen stabilen Wert gelegt hat.</li>
	<li>Überprüfen Sie, dass die Substrattemperatur bei 850 ° C bleibt und stabil ist.</li>
	<li>Erhöhen Sie die Leistung des Magnetrons von 30 bis 80 W. warten 10 min, bis sich das Plasma stabilisiert hat.</li>
	<li>Der Verschluss geöffnet und LSMO auf das beheizte Substrat zu hinterlegen. Hinweis: Wir haben Sputter Zeiten von 5, 10, 30 und 60 s für vier Proben.</li>
	<li>Schließen Sie den Auslöser. Schalten Sie macht das Magnetron. Schließen Sie das Gasventil und Heizleistung abgeschaltet.</li>
	<li>Die Proben auf Raumtemperatur abkühlen. Ungewöhnlich, dauert dies mindestens zwei Stunden in diesem System. Entlüften der Kammer mit trockenem Stickstoff, öffnen Sie sie und entfernen Sie die Proben.</li>
</ol>(3) GdBa2Cu3O7−δ Film Deposition
<ol><li>Die GdBa2Cu3O7−δZiel in der Magnetron-Waffe montieren, dann die Pistole wieder zusammensetzen. Keine (Gd) BCO-Filme, mit Schritten ähnlich wie Schritte 1,4-2,8 zu hinterlegen. Verwenden Sie ähnliche Abscheidungsbedingungen (Gd) BCO Filme für die LSMO-Nanopartikel, mit Ausnahme der Sputter Zeit die 30 min sein sollten. Danach das Wachstum wird vorbei sein, und als nächstes wird die Post-glühen.</li>
	<li>Abnahme der Temperatur der Probe bis 500° C. Öffnen Sie dann das Gasventil für Sauerstoff ein Kammerdruck von 75.000 PA halten die Proben bei dieser Temperatur für eine Stunde geben. Hinweis: Die Temperatur für 500 ° C und ein Kammerdruck von 75.000 Pa sind für einheitlich LSMO Nanopartikel zu erreichen.</li>
	<li>Die Proben auf Raumtemperatur abkühlen. Entlüften der Kammer mit trockenem Stickstoff, öffnen Sie sie und entfernen Sie die Proben.</li>
</ol>

<ol><li>Gong, J., Zheng, D., Li, D., Jin, C., Bai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lattice+distortion+modified+anisotropic+magnetoresistance+in+epitaxial+La0.67Sr0.33MnO3+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Alloys+and+Compounds%22%5BJournal%5D)">Lattice distortion modified anisotropic magnetoresistance in epitaxial La0.67Sr0.33MnO3 thin films.</a> Journal of Alloys and Compounds. 735, 1152-1157 (2018).</li>
<li>Wang, J., Han, Z., Bai, J., Luo, B., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetoelectric+coupling+in+oxygen+deficient+La0.67Sr0.33MnO3-%CE%B4%2FBaTiO3+composite+film%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+B%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Magnetoelectric coupling in oxygen deficient La0.67Sr0.33MnO3-δ/BaTiO3 composite film.</a> Physica B: Condensed Matter. 534, 141-144 (2018).</li>
<li>Duan, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+fabrication+of+micro-patterned+LSMO+films+with+unchanged+magnetic+properties+by+photosensitive+sol-gel+method+on+LaAlO3+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Ceramics+International%22%5BJournal%5D)">Facile fabrication of micro-patterned LSMO films with unchanged magnetic properties by photosensitive sol-gel method on LaAlO3 substrates.</a> Ceramics International. 42 (12), 14100-14106 (2016).</li>
<li>Xu, P., Huffman, T. J., Kwak, I. H., Biswas, A., Qazilbash, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature+dependent+infrared+nano-imaging+of+La0.67Sr0.33MnO3+thin+film%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics-Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Temperature dependent infrared nano-imaging of La0.67Sr0.33MnO3 thin film.</a> Journal of Physics-Condensed Matter. 30 (2), (2018).</li>
<li>Bulaevskii, L. N., Chudnovsky, E. M., Maley, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+pinning+in+superconductor-ferromagnet+multilayers%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Magnetic pinning in superconductor-ferromagnet multilayers.</a> Applied Physics Letters. 76 (18), 2594-2596 (2000).</li>
<li>Chen, C. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flux+pinning+of+stress-induced+magnetic+inhomogeneity+in+the+bilayers+of+YBa2Cu3O7%E2%88%92%CE%B4%2FLa0.67Sr0.33MnO3%E2%88%92%CE%B4%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Flux pinning of stress-induced magnetic inhomogeneity in the bilayers of YBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3−δ.</a> Journal of Applied Physics. 106 (9), 093902(2009).</li>
<li>Chen, C. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robust+high-temperature+magnetic+pinning+induced+by+proximity+in+YBa2Cu3O7%E2%88%92%CE%B4%2FLa0.67Sr0.33MnO3+hybrids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Robust high-temperature magnetic pinning induced by proximity in YBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3 hybrids.</a> Journal of Applied Physics. 109 (7), 073921(2011).</li>
<li>Huang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+properties+of+%28CoFe2O4%29x%3A%28CeO2%291%E2%88%92x+vertically+aligned+nanocomposites+and+their+pinning+properties+in+YBa2Cu3O7%E2%88%92%CE%B4+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Magnetic properties of (CoFe2O4)x:(CeO2)1−x vertically aligned nanocomposites and their pinning properties in YBa2Cu3O7−δ thin films.</a> Journal of Applied Physics. 115 (12), 123902(2014).</li>
<li>Lange, M., Bael, M. J. V., Bruynseraede, Y., Moshchalkov, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoengineered+Magnetic-Field-Induced+Superconductivity%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Nanoengineered Magnetic-Field-Induced Superconductivity.</a> Physical Review Letters. 90 (19), 197006(1970).</li>
<li>Rakshit, R. K., Budhani, R. C., Bhuvana, T., Kulkarni, V. N., Kulkarni, G. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhomogeneous+vortex-state-driven+enhancement+of+superconductivity+in+nanoengineered+ferromagnet-superconductor+heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Inhomogeneous vortex-state-driven enhancement of superconductivity in nanoengineered ferromagnet-superconductor heterostructures.</a> Physical Review B. 77 (5), 052509(2008).</li>
<li>Guo, H., Ward, T. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Spatially+Confined+Complex+Oxides%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides.</a> Journal of Visualized Experiments. 77, e50573(2013).</li>
<li>Wang, Y., Li, Y., Liu, L., Xu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improvement+of+flux+pinning+in+GdBa2Cu3O7-delta+thin+film+by+nanoscale+ferromagnetic+La0.67Sr0.33MnO3+pretreatment+of+substrate+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Ceramics+International%22%5BJournal%5D)">Improvement of flux pinning in GdBa2Cu3O7-delta thin film by nanoscale ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 pretreatment of substrate surface.</a> Ceramics International. 44 (1), 225-230 (2018).</li>
<li>Martín, J. I., Vélez, M., Nogués, J., Schuller, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flux+Pinning+in+a+Superconductor+by+an+Array+of+Submicrometer+Magnetic+Dots%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Flux Pinning in a Superconductor by an Array of Submicrometer Magnetic Dots.</a> Physical Review Letters. 79 (10), 1929-1932 (1997).</li>
<li>Morgan, D. J., Ketterson, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetric+Flux+Pinning+in+a+Regular+Array+of+Magnetic+Dipoles%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Asymmetric Flux Pinning in a Regular Array of Magnetic Dipoles.</a> Physical Review Letters. 80 (16), 3614-3617 (1998).</li>
<li>Gutierrez, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anisotropic+c-axis+pinning+in+interfacial+self-assembled+nanostructured+trifluoracetate-YBa2Cu3O7%E2%88%92x+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Anisotropic c-axis pinning in interfacial self-assembled nanostructured trifluoracetate-YBa2Cu3O7−x films.</a> Applied Physics Letters. 94 (17), 172513(2009).</li>
<li>Tran, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+critical+current+density+in+GdBa2Cu3O7-%CE%B4+thin+films+with+substrate+surface+decoration+using+Gd2O3+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Enhanced critical current density in GdBa2Cu3O7-δ thin films with substrate surface decoration using Gd2O3 nanoparticles.</a> Thin Solid Films. 526 (0), 241-245 (2012).</li>
<li>Jha, A. K., Khare, N., Pinto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interface+engineering+using+ferromagnetic+nanoparticles+for+enhancing+pinning+in+YBa2Cu3O7-delta+thin+film%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Interface engineering using ferromagnetic nanoparticles for enhancing pinning in YBa2Cu3O7-delta thin film.</a> Journal of Applied Physics. 110 (11), (2011).</li>
<li>Casotti, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ageing+effects+on+electrical+resistivity+of+Nb-doped+TiO2+thin+films+deposited+at+a+high+rate+by+reactive+DC+magnetron+sputtering%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Ageing effects on electrical resistivity of Nb-doped TiO2 thin films deposited at a high rate by reactive DC magnetron sputtering.</a> Applied Surface Science. 455, 267-275 (2018).</li>
<li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+single-phase+Ti2AlN+coating+by+magnetron+sputtering+with+cost-efficient+hot-pressed+Ti-Al-N+targets%5BTitle%5D)+AND+%22Ceramics+International%22%5BJournal%5D)">Preparation of single-phase Ti2AlN coating by magnetron sputtering with cost-efficient hot-pressed Ti-Al-N targets.</a> Ceramics International. 44 (14), 17530-17534 (2018).</li>
<li>Mahdhi, H., Djessas, K., Ben Ayadi, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characteristics+of+Ca-doped+ZnO+thin+films+by+rf+magnetron+sputtering+at+low+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Letters%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characteristics of Ca-doped ZnO thin films by rf magnetron sputtering at low temperature.</a> Materials Letters. 214, 10-14 (2018).</li>
<li>Shen, H., Wei, B., Zhang, D., Qi, Z., Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetron+sputtered+NbN+thin+film+electrodes+for+supercapacitors%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Letters%22%5BJournal%5D)">Magnetron sputtered NbN thin film electrodes for supercapacitors.</a> Materials Letters. 229, 17-20 (2018).</li>
<li>Sinnarasa, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+thickness+and+microstructure+on+thermoelectric+properties+of+Mg-doped+CuCrO2+delafossite+thin+films+deposited+by+RF-magnetron+sputtering%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Influence of thickness and microstructure on thermoelectric properties of Mg-doped CuCrO2 delafossite thin films deposited by RF-magnetron sputtering.</a> Applied Surface Science. , 244-250 (2018).</li>
<li>Thi-Thuy-Nga, N., Chen, Y. -H., Chen, Z. -M., Cheng, K. -B., He, J. -L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstructure+near+infrared+reflectance%2C+and+surface+temperature+of+Ti-O+coated+polyethylene+terephthalate+fabrics+prepared+by+roll-to-roll+high+power+impulse+magnetron+sputtering+system%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Microstructure near infrared reflectance, and surface temperature of Ti-O coated polyethylene terephthalate fabrics prepared by roll-to-roll high power impulse magnetron sputtering system.</a> Thin Solid Films. , 1-8 (2018).</li>
<li>Wang, Y., Xu, D., Li, Y., Liu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Texture+and+morphology+developments+of+Yttria-stabilized+zirconia+%28YSZ%29+buffer+layer+for+coated+conductors+by+RF+sputtering%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+%26+Coatings+Technology%22%5BJournal%5D)">Texture and morphology developments of Yttria-stabilized zirconia (YSZ) buffer layer for coated conductors by RF sputtering.</a> Surface & Coatings Technology. 232, 497-503 (2013).</li>
<li>Petrisor, T. Jr, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+pinning+effects+of+epitaxial+LaxSr1-xMnO3+nanostructured+thin+films+on+YBa2Cu3O7-delta+layers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Magnetic pinning effects of epitaxial LaxSr1-xMnO3 nanostructured thin films on YBa2Cu3O7-delta layers.</a> Journal of Applied Physics. 112 (5), (2012).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Hier haben wir gezeigt, dass diese Methode zur LSMO-ferromagnetische Nanopartikel gleichmäßige Verteilung auf SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate vorzubereiten. (Gd) BCO Filme können auch auf beiden nackten abgeschieden werden und LSMO dekoriert STO Substrat. Mit einer entsprechenden Anpassung hinterlegten Parameter, z. B. Wachstum Temperaturen und Ziel-Substrat Distanz sollte diese Methode für hinterlegte verschiedene magnetische und nichtmagnetische Partikel oder Schichten, z. B. CeO2, YSZ (nützlic...

Die Loch-dotierten Manganite La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) haben einzigartige Eigenschaften, wie z. B. Breitband-Lücken, Hälfte-metallische Ferromagnetismus und verstrickt elektronische Staaten, die außergewöhnliche Möglichkeiten für Potenzial bieten Spintronik Anwendungen1,2,3,4. Derzeit versuchen viele Forscher zu nutzen die einzigartigen Eigenschaften des LSMO Wirbel Bewegung für Hochtemperatur supraleitenden (HTS) Filme, wie z. B. (RE) Ba2Cu3O7−bewohnen δ Filme (REBCO, RE = Rare – Erdelement)5,6,7,8,9,10,11,12. Nano Dekoration der Substratoberflächen mit ferromagnetische Nanopartikel bieten gut definierten Sites zur Induktion magnetischer pinning-Zentren der erwarteten Dichte13,14. Die Fähigkeit, die Dichte und die Geometrie der Nanopartikel auf stark strukturierte Oberflächen, wie z. B. auf Einkristall Substrate und stark strukturierte Metallsubstrate Steuern ist jedoch sehr schwierig. Am häufigsten Nanopartikel synthetisiert und auf Oberflächen, die mit Metall organische Zersetzung Methoden15beschichtet und pulsed Laser Deposition Methoden16,17. Obwohl Puls Laser Deposition Methoden Nanoteilchen beschichtet auf verschiedenen Substraten liefern können, ist es schwierig, große Fläche homogen Nanopartikel Ablagerung zu realisieren. Metall organische Zersetzung Methoden sind für großflächige Abscheidung von Nanopartikeln. Die Nanopartikel sind jedoch oft nicht gleichmäßig und leicht beschädigt durch kleinen körperlichen Belastungen.
Unter diesen Techniken hat RF-Magnetron-Sputtern viele Vorteile. Sputtern hat eine hohe Abschmelzleistung, niedrige Kosten, und ein Mangel an giftigen Emissionen. Außerdem ist es einfach erweiterbar auf groß angelegte Bereich Substrate18,19. Diese Methode bietet Einzelschritt Bildung von La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) Nanopartikel und Nanopartikel lassen sich leicht auf-Einkristall Substrate abgeschieden werden. RF Magnetron-Sputtern kann großflächige Nanopartikel gleichmäßig auf den unterschiedlichsten Untergründen, unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit der Oberfläche20erstellen. Die Partikel Kontrolle erreicht werden durch Sputtern Zeit einstellen. Homogenität erreicht werden durch Ziel-Substrat Abstand einstellen. Der Nachteil der RF-Magnetron-Sputtern ist die niedrigere Wachstumsrate für einige Oxide21. Bei diesem Ansatz Ziel Atome (oder Moleküle) sind aus dem Ziel durch Argon-Ionen zerstäubt und dann Nanopartikel auf Substraten in der Dampf-Phase22hinterlegt sind. Nanopartikel-Bildung erfolgt auf dem Substrat in einem einzigen Schritt23. Diese Methode gilt für alle Materialien wie supraleitende Dünnschicht, Widerstand Film, Halbleiter-Film, ferromagnetischen Dünnschicht etc. jedoch bis dato Berichte über Protokolle für die Hinterlegung ferromagnetischen theoretisch Nanopartikel sind sehr selten.
Hier zeigen wir die Ablagerung von GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme auf SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate durch RF Magnetron-Sputtern Methode. Dabei werden zwei Arten von Targetmaterialien, GdBa2Cu3O7−δ und La0,67Sr0,33MnO3 Ziel verwendet. SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate wurden mit GdBa2Cu3O7−δFilme und GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr beschichtet. 0,33 MnO3 quasi-Bilayer Filme.
In diesem Protokoll sind GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme mit RF-Magnetron-Sputtern auf STO (001) Substraten hinterlegt. Der Ziel-Durchmesser beträgt 60 mm und der Abstand zwischen dem Ziel und Substrate ist ca. 10 cm. Die Heizungen sind Birnen 1 cm oberhalb der Substrate zu positionieren. Die Höchsttemperatur liegt 850° C in diesem System. In diesem System gibt es 5 verschiedene Substrate. RF-Magnetron Sputtern GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme besteht aus zwei Schritten, die der Vorbereitung der Substrate und die RF-magnetron Sputterprozess. Ein Bild von der Sputteranlage zeigt Abbildung S1.

<table><tbody><tr><td>Sputter-Abscheidungssystem</td><td>Shenyang wissenschaftliche Instrumente Limited by Share Ltd</td><td>Maßgeschneidertes</td><td></td></tr><tr><td>SrTiO3 Einkristallsubstrat</td><td>Hefei Ke Kristallmaterialtechnologie Co., Ltd</td><td>Einseitig epipolierte</td> <td>(001) Ausrichtung</td></tr><tr><td>La0.67Sr0.33MnO3 Sputtertarget</td><td>Hefei Ke Kristallmaterial technology Co., Ltd</td><td>Maßgeschneiderte</td><td></td></tr><tr><td>GdBa2Cu3O7&minus; &delta; Sputtertarget</td><td>Hefei Ke crystal material technology Co., Ltd</td><td>Maßgeschneidertes</td> Rasterkraftmikroskop <td>mit 60 mm Durchmesser</td></tr><tr><td></td><td>Br&uuml; ker</td><td>Dimension Icon</td><td></td></tr><tr><td>Röntgendiffraktometer</td><td>Br&uuml; ker</td><td>D8 Entdecken Messsystem</td><td></td></tr><tr><td>für physikalische Eigenschaften</td><td>Quantum Design</td><td>PPMS 9</td><td></td></tr></tbody></table>

radiofrequenz das magnetron-sputtern gdba2cu3o7−δ/ la0,67sr0,33mno3 quasi-bilayer filme auf srtio3 (sto) einkristall substraten

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates

Hier zeigen wir ein Verfahren zur Beschichtung ferromagnetischen La0,67Sr0,33MnO-3 (LSMO)-Nanopartikeln auf (001) SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate durch Radiofrequenz (RF) das Magnetron-Sputtern. LSMO Nanopartikel wurden mit Durchmessern von 10 bis 20 nm und Höhen zwischen 20 und 50 nm abgelagert. Zur gleichen Zeit (Gd) Ba2Cu3O7−δ ((Gd) BCO) Filme auf beiden fabriziert wurden ungeschmückt und LSMO Nanopartikel dekoriert STO Substrate mit RF-Magnetron-Sputtern. Dieser Bericht beschreibt auch die Eigenschaften der GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme Strukturen (z. B. kristalline Phase, Morphologie chemische Zusammensetzung); Magnetisierung, Magneto-Transport und supraleitende Transporteigenschaften wurden auch ausgewertet.

Die Dicke (Gd) BCO Filme auf beiden nackten und LSMO dekoriert STO Substrat wurde 500nm, die von einer Oberfläche Profilometer gemessen wurde. Die Schichtdicke wurde durch Sputtern Zeit kontrolliert. Abbildung 1a b zeigt das AFM-Bild LSMO Nanopartikel (Sputter-Zeit von 10 s) auf 1,0 x 1,0 cm Einkristall STO Substraten zu beweisen, dass die LSMO-Nanopartikel, die einheitlich auf STO Substraten angebaut. Die Oberfläche und die Rauheit der Filme...

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zur LSMO Nanopartikeln wachsen und (Gd) BCO Filme auf (001) SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate durch Radiofrequenz (RF)-Sputtern.

Radiofrequenz das Magnetron-Sputtern GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme auf SrTiO3 (STO) Einkristall Substraten

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio ...

Diese Methode kann die LSMO-Nanopartikel gleichmäßig auf einem STO-Einkristallsubstrat erzeugen. Auch die GBCO-Folie kann mit der gleichen Methode in der gleichen Vakuumkammer erhalten werden. Der Hauptvorteil dieser Technologie besteht darin, dass LSMO-Nanopartikel mit einheitlicher Größe und hochwertiger supraleitender GBCO-Folie in derselben Vakuumkammer abgelagert werden können.Diese Methode kann Einblicke in Filmabscheidungsbereich, Nanopartikelwachstumsbereich usw. geben. Es kann auch auf Metallfolienabscheidung, Metall-Nanopartikelabscheidung, et cetera angewendet werden. Diese Methode wird es Forschern ermöglichen, sich mit Vakuumgeräten vertraut zu machen und mehr über Filmwachstumstechnologie zu erfahren.Erstens, sequenziell reinigen Strontium Titanoxid Einkristallsubstrate in Isopropanol und deionisiertem Wasser für jeweils 10 Minuten bei Raumtemperatur in einem Ultraschallbad. Dann trocknen Sie die Substrate mit Stickstoff. Dies fördert eine gleichmäßige Abdeckung des Substrats und eine gute Folienhaftung.Montieren Sie die 001-orientierten STO-Substrate in Substrathaltern mit silberpulverleitfähigem Kleber. Laden Sie die Halter in eine Vakuumkammer. Montieren Sie ein LSMO-Ziel in einer Magnetron-Injektionspistole, und montieren Sie die Pistole wieder zusammen.Testen Sie den Widerstand mit einem Ohmmeter, um einen Kurzschluss zwischen dem Magnetron und dem umgebenden Schild zu vermeiden. Schließen Sie dann die Vakuumkammer, und pumpen Sie nach unten. Sobald das Vakuum niedriger als ein mal 10 bis die minus vier Pascal ist, erhitzen Sie das Substrat auf 850 Grad Celsius mit einer Heizrate von 15 Grad Celsius pro Minute.Legen Sie den Abstand des Zielsubstrats auf acht Zentimeter fest. Als nächstes stellen Sie den Massenstromregler auf 10 Standardkubikzentimeter pro Minute Sauerstoff und fünf Standard-Kubikzentimeter pro Minute Argon als Arbeitsgasstrom ein. Vor der Ablagerung das LSMO-Ziel 20 Minuten lang bei 30 Watt vorsputtern.Um einen Kammerdruck von 25 Pascal zu erhalten, stellen Sie das molekulare Pumpenschienenventil ein. Wenn der Sofortwert größer als 25 Pascal wird, drehen Sie ihn gegen den Uhrzeigersinn. Wenn es kleiner als 25 Pascal wird, drehen Sie es im Uhrzeigersinn.Überprüfen Sie anschließend, ob die Substrattemperatur bei 850 Grad Celsius bleibt und stabil ist. Erhöhen Sie die Leistung des Magnetrons von 30 auf 80 Watt. Nachdem das Plasma stabilisiert ist, öffnen Sie den Verschluss und legen Sie LSMO auf dem erhitzten Substrat ab.Sobald die Abscheidung abgeschlossen ist, schließen Sie den Verschluss und schalten Sie die Stromversorgung des Magnetrons ab. Schließen Sie dann das Gasventil und schalten Sie die Heizungsleistung ab. Nach dem Abkühlen der Proben auf Raumtemperatur entlüften Sie die Kammer mit trockenem Stickstoff.Öffnen Sie dann die Kammer, und entfernen Sie die Proben. Montieren Sie das Gasbarium-Kupfer-Sauerstoffziel in der Magnetron-Injektionspistole, und montieren Sie dann die Pistole wieder zusammen. Legen Sie die Gadolinium-Barium-Kupfer-Sauerstoff-Filme wie zuvor beschrieben, unter ähnlichen Bedingungen mit Ausnahme der Sputterzeit, die 30 Minuten betragen sollte.Als nächstes verringern Sie die Probentemperatur auf 500 Grad Celsius. Öffnen Sie dann das Gasventil für Sauerstoff, um einen Kammerdruck von 75.000 Pascal zu geben, und halten Sie die Proben bei dieser Temperatur für eine Stunde. Nach dem Abkühlen der Proben auf Raumtemperatur entlüften Sie die Kammer mit trockenem Stickstoff.Öffnen Sie dann die Kammer, und entfernen Sie die Proben. Das AFM-Bild eines LSMO-Nanopartikels auf STO-Substraten zeigt ein gleichmäßiges Wachstum. Die XRD-Muster von Gadolinium-Kupfer-Sauerstofffolien, die auf nicht verzierten und MIT LSMO-Nanopartikeln verzierten STO-Substraten hergestellt werden, werden hier gezeigt.Die supraleitende Übergangstemperatur lag bei knapp 90,5 Kelvin für den Gadolinium-Barium-Kupfer-Sauerstofffilm und bei 90,3 Kelvin für die LSMO-Filme, was darauf hindeutet, dass die Nanopartikel die supraleitende Eigenschaft der Filme nicht schädigen. Im Vergleich dazu ist die Magnetisierungshysterese-Loop-Fläche viel größer, von null bis sechs tesla, bei 30, 50 und 77 Kelvin für Filme, die auf LSMO-dekorierten Substraten hergestellt werden. Der Gadolinium-Kupfer-Sauerstofffilm, der auf einem LSMO-dekorierten Substrat abgelagert wird, besitzt eine höhere kritische Stromdichte von 1,3 bis sechs Tesla bei 30 Kelvin und von null bis sechs Tesla bei 77 Kelvin.Bei 30 Kelvin hat die verzierte Probe eine größere Pinning-Kraftdichte über 1,3 tesla. Bei 77 Kelvin bewegte sich die Dichte auf einen höheren H-Wert für die verzierte Probe. Die Winkelabhängigkeit der kritischen Stromdichte bei 3 tesla und 77 Kelvin für den LSMO-dekorierten Film zeigt eine Zunahme entlang der c-Achse, was darauf hindeutet, dass sie bei einer magnetischen Feldausrichtung parallel zur c-Achsenrichtung effektiver ist.Diese Methode umfasst viele Schritte und Details, daher ist die visuelle Demonstration für das Verständnis und das Beherrschen dieser Methode von entscheidender Bedeutung. Nach ihrer Entwicklung ermöglicht diese Methode die Ablagerung von Oxidfolien und Nanopartikeln sowie Metallfolien und Nanopartikeln. Nach ihrer Entwicklung ermöglicht diese Methode die Ablagerung von Oxidfolien und Nanopartikeln sowie Metallfolien und Nanopartikeln.

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Forschung

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