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Artículo de método

Deposición de vapor químico de un imán Orgánica, vanadio tetracianoetileno

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DOI:

10.3791/52891

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3 de julio de 2015

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En este artículo

Resumen

Presentamos la síntesis de la tetracianoetileno vanadio ferrimagnet de base orgánica (V [TCNE] x, x ~ 2) por medio de baja temperatura de deposición química de vapor (CVD). Esta receta optimizada produce un aumento de la temperatura de Curie desde 400 K a más de 600 K y una mejora dramática en las propiedades de resonancia magnética.

Resumen

Los recientes avances en el campo de los materiales orgánicos ha producido dispositivos tales como diodos emisores de luz orgánicos (OLED) que tienen ventajas que no se encuentran en los materiales tradicionales, incluyendo bajo costo y flexibilidad mecánica. En una vena similar, sería ventajoso para ampliar el uso de los compuestos orgánicos en la electrónica de alta frecuencia y la electrónica basada en espín. Este trabajo presenta un proceso sintético para el crecimiento de películas delgadas de la ferrimagnet orgánica temperatura ambiente, tetracianoetileno vanadio (V [TCNE] x, x ~ 2) por la baja temperatura de deposición química de vapor (CVD). La película delgada se cultiva a <60 ° C, y puede acomodar una amplia variedad de sustratos incluyendo, pero no limitado a, silicio, vidrio, teflón y sustratos flexibles. La deposición de conformación es propicio para pre-modelado y estructuras tridimensionales también. Además, esta técnica puede producir películas con espesores que van desde 30 nm a varios micrómetros. Los recientes progresosen la optimización del crecimiento de la película crea una película cuyas cualidades, como la más alta temperatura de Curie (600 K), la mejora de la homogeneidad magnética y resonancia ferromagnética línea de ancho estrecho (1,5 G) son prometedores para una variedad de aplicaciones en espintrónica y la electrónica de microondas.

Introducción

El tetracianoetileno vanadio semiconductor ferrimagnetic de base orgánica (V [TCNE] x, x ~ 2) exposiciones temperatura ambiente ordenamiento magnético y promete las ventajas de los materiales orgánicos para aplicaciones magnetoelectrónicas, tales como la flexibilidad, la producción de bajo costo, y tunability química. Estudios previos han demostrado la funcionalidad en dispositivos espintrónicos, incluyendo válvulas de espín orgánico / inorgánico 1,2 y todo-orgánicos híbridos 3, y como un polarizador giro en una orgánico / inorgánico heteroestructura semiconductora activa 4. Además, V [TCNE] x ~ 2

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Protocolo

1. Síntesis y Preparación de precursores

  1. Preparación de [Et 4 N] [V (CO) 6] 23
    1. En una caja de guantes de nitrógeno, cortar 1,88 g de sodio metálico en ~ 40 piezas y mezclar con 14,84 g de antraceno en 320 ml de tetrahidrofurano anhidro (THF) en un 1 L de tres bocas matraz de fondo redondo.
      PRECAUCIÓN: Tanto sodio metálico y tetrahidrofurano son altamente inflamables.
    2. Se agita la solución durante 4,5 horas a TA bajo una atmósfera de nitrógeno hasta que una solución azul profundo de la NAC 14 H 10 se forma.
    3. Se enfría la solución a 0 ° C.
    4. En una caja de guante....

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Resultados

El primero y el método más fácil para determinar si una declaración es un éxito es hacer una inspección visual de las películas. La película debería aparecer de color púrpura oscuro con un acabado de espejo que es uniforme en todos los sustratos. Si hay manchas en la superficie del sustrato donde no hay V [TCNE] x ~ 2 o es de color más claro, entonces esto es probablemente debido a la presencia de disolventes u otras impurezas en la superficie del sustrato. Además, la película debe ser opaco. A menos.......

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Discusión

Los parámetros clave para V [TCNE] x ~ 2 deposición incluyen la temperatura, el flujo de gas portador, la presión, y la relación de los precursores. Debido a que la deposición de vapor químico configuración no está disponible comercialmente tendrán que ser optimizado para cada sistema de estos parámetros. Un estudio anterior de Shima et al. Revelaron que la temperatura tiene el mayor impacto en la tasa de sublimación del precursor TCNE 26. La temperatura puede ser modificado tanto.......

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por NSF subvención No. DMR-1207243, el programa NSF MRSEC (DMR-0820414), DOE Subvención No. DE-FG02-03ER46054 y la OSU-Instituto de Investigación de Materiales. Los autores reconocen el Laboratorio NanoSystems de la Universidad Estatal de Ohio, y la asistencia técnica de CY Kao y CY Chen.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Equipment
Nitrogen GloveboxVacuum Atmospheres Lospasos omnidireccionales realizados en la guantera de nitrógeno también se pueden realizar en una guantera de argón
L matraz de fondo redondo de tres cuellosCorning4965A-1L
500 ml matraz de fondo redondoSigma Aldrich64678
Turbo estación de bombeo de vacíoAgilent VarianG8701A-011-037
Llave de paso de vidrioKontes185000-2440
Tubo de conexión bidireccional de vidrioCorning8940-24Corning Pyrex (R) Adaptador de tubo en ángulo de 105 grados con junta cónica estándar 24/40 de dos vías
ColdfingerPieza personalizada hecha por la tienda de vidrio de química OSU
Guantera de argónAtmósferas de vacío NexusI
Agitador de placa calefactoraCorning6795
Enfriador termoeléctricoavanzadoTCP-50
Controlador de temperaturaTermoeléctrico avanzadoTLZ10para enfriador TE
Fuente de alimentaciónTermoeléctrica avanzadaPS-145W-12V para enfriador TE y controlador de temperatura
Controladorde temperatura J-Kem  Modelo científico150Para bobina de calentamiento
Alambre calefactorPelican Wire CompanyNichrome 60
de cristalería personalizadasHecho por OSU Química vidriería
Bomba de vacíoBOC EdwardsXDS-5Conectado a la configuración CVD
CaudalímetroGilmontGF-2260
Válvula micrómetroGilmont7300Controla el flujo de argón sobre
la válvula micmétricaGilmont7100Controla el flujo de argón sobre   V(CO)6
TuboTygonR36031/8 de pulgada de pared, conectado entre válvulas y medidor
Llave de paso de 3 víasNalgene6470utilizada para ajustar los caudales
ManómetroMatheson63-4105se conecta a la parte superior de Figura 1 parte Un
magnetómetro SQUIDDiseño cuánticoMPMS-XL
EPRBrukerElexsys
PPMSQuantum Design14T PPMS
SourcemeterKeithely 2400
Materiales
Metal sódicoSigma Aldrich262714
AntracenoSigma Aldrich141062
Tetrahidrofurano anhidroSigma Aldrich 186562
Complejo de cloruro de vanadio (III) tetrahidrofuranoSigma Aldrich 395382
Carbono monóxido de gasAlmacenes OSU98610
Bromuro de tetraetilamonioSigma Aldrich241059
Ácido fosfóricoSigma Aldrich79622
MetanolSigma Aldrich14262
Aceite de silconaSigma Aldrich146153
Pellets de cobre Cortadode alambre de cobre de repuesto
TetracianoetilenoSigma AldrichT8809
Portaobjetos de vidrio GoldSeal3010
Carbón activadoSigma Aldrich 242276
1 Piezas TCNE de

Referencias

  1. Yoo, J. W., et al. Spin injection/detection using an organic-based magnetic semiconductor. Nat. Mater. 9, 638-642 (2010).
  2. Li, B., et al. Room-temperature organic-based spin polarizer. Appl. Phys. Lett. 99, 153503(2011).
  3. Li, B., Kao, C. Y., Y....

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Reimpresiones y permisos

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