Deposición de vapor químico de un imán Orgánica, vanadio tetracianoetileno

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}

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....

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.......

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.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Equipment
Nitrogen Glovebox	Vacuum Atmospheres Los	pasos omnidireccionales realizados en la guantera de nitrógeno también se pueden realizar en una guantera de argón
L matraz de fondo redondo de tres cuellos	Corning	4965A-1L
500 ml matraz de fondo redondo	Sigma Aldrich	64678
Turbo estación de bombeo de vacío	Agilent Varian	G8701A-011-037
Llave de paso de vidrio	Kontes	185000-2440
Tubo de conexión bidireccional de vidrio	Corning	8940-24	Corning Pyrex (R) Adaptador de tubo en ángulo de 105 grados con junta cónica estándar 24/40 de dos vías
Coldfinger			Pieza personalizada hecha por la tienda de vidrio de química OSU
Guantera de argón	Atmósferas de vacío Nexus	I
Agitador de placa calefactora	Corning	6795
Enfriador termoeléctrico	avanzado	TCP-50
Controlador de temperatura	Termoeléctrico avanzado	TLZ10	para enfriador TE
Fuente de alimentación	Termoeléctrica avanzada	PS-145W-12V	para enfriador TE y controlador de temperatura
Controlador	de temperatura J-Kem  Modelo científico	150	Para bobina de calentamiento
Alambre calefactor	Pelican Wire Company	Nichrome 60
		de cristalería personalizadas	Hecho por OSU Química vidriería
Bomba de vacío	BOC Edwards	XDS-5	Conectado a la configuración CVD
Caudalímetro	Gilmont	GF-2260
Válvula micrómetro	Gilmont	7300	Controla el flujo de argón sobre
la válvula micmétrica	Gilmont	7100	Controla el flujo de argón sobre   V(CO)6
Tubo	Tygon	R3603	1/8 de pulgada de pared, conectado entre válvulas y medidor
Llave de paso de 3 vías	Nalgene	6470	utilizada para ajustar los caudales
Manómetro	Matheson	63-4105	se conecta a la parte superior de Figura 1 parte Un
magnetómetro SQUID	Diseño cuántico	MPMS-XL
EPR	Bruker	Elexsys
PPMS	Quantum Design	14T PPMS
Sourcemeter	Keithely	2400
Materiales
Metal sódico	Sigma Aldrich	262714
Antraceno	Sigma Aldrich	141062
Tetrahidrofurano anhidro	Sigma Aldrich 186562
Complejo de cloruro de vanadio (III) tetrahidrofurano	Sigma Aldrich 395382
Carbono monóxido de gas	Almacenes OSU	98610
Bromuro de tetraetilamonio	Sigma Aldrich	241059
Ácido fosfórico	Sigma Aldrich	79622
Metanol	Sigma Aldrich	14262
Aceite de silcona	Sigma Aldrich	146153
Pellets de cobre Cortado			de alambre de cobre de repuesto
Tetracianoetileno	Sigma Aldrich	T8809
Portaobjetos de vidrio Gold	Seal	3010
Carbón activado	Sigma Aldrich 242276

1 Piezas TCNE de