Chemical Vapor Deposition d'un aimant Organic, Vanadium tétracyanoéthylène

Résumé

Nous présentons la synthèse du vanadium ferrimagnétique tétracyanoéthylène à base organique (V [TCNE] _{x, x} ~ 2) par l'intermédiaire de faible dépôt chimique en phase vapeur de température (CVD). Cette recette optimisé donne une augmentation de la température de Curie de 400 K à 600 K et sur une amélioration spectaculaire des propriétés de résonance magnétique.

Résumé

Les progrès récents dans le domaine des matériaux organiques a donné des dispositifs tels que des diodes électroluminescentes organiques (OLED) qui présentent des avantages non trouvés dans les matériaux traditionnels, y compris à faible coût et de souplesse mécanique. Dans la même veine, il serait avantageux d'étendre l'utilisation de matières organiques dans l'électronique haute fréquence et de l'électronique à base de spin. Ce travail présente un procédé de synthèse pour la croissance de films minces de la ferrimagnétique organique à la température ambiante, le tétracyanoéthylène vanadium (V [TCNE] _{x, x} ~ 2) en bas de dépôt chimique en phase vapeur de température (CVD). Le film mince est cultivé à <60 ° C, et peut accueillir une grande variété de substrats, y compris, mais sans s'y limiter, le silicium, le verre, le téflon et des substrats flexibles. Le dépôt conforme est propice à la pré-motifs et des structures en trois dimensions ainsi. En outre, cette technique peut donner des films avec des épaisseurs allant de 30 nm à plusieurs microns. Les progrès récentsdans l'optimisation de la croissance du film crée un film dont les qualités, telles que plus la température de Curie (600 K), une meilleure homogénéité magnétique, et la résonance ferromagnétique largeur de ligne étroite (1,5 G) émission de promesses pour une variété d'applications en spintronique et électronique hyperfréquence.

Introduction

Le semi-conducteur ferrimagnétique vanadium tétracyanoéthylène base organique (V [TCNE] _x, x ~ 2) présente la température ambiante de l'ordre magnétique et promet les avantages des matériaux organiques pour des applications magnetoelectronic, tels que la flexibilité, la production à faible coût, et accordabilité chimique. Des études antérieures ont mis en évidence la fonctionnalité des dispositifs de spintronique, y compris les vannes de spin organique / inorganique et ^1,2 tout hybrides ^{organiques-3,} et en tant que polariseur de spin dans un organique / inorganique hétérostructure semi-conductrice active ^4. En ....

Protocole

1. Synthèse et préparation des précurseurs

1. Préparation de [Et ₄ N] [V (CO) _6] ²³
   1. Dans une boîte à gants d'azote, couper 1,88 g de sodium métallique dans ~ 40 morceaux et mélanger avec 14,84 g d'anthracène dans 320 ml de tétrahydrofuranne anhydre (THF) dans un 1 L à trois cols ballon à fond rond.
      ATTENTION: Les deux métaux de sodium et le tétrahydrofuranne sont hautement inflammables.
   2. Agiter la solution pendant 4,5 heure à température ambiante sous une atmosphère d'azote jusqu'à ce qu'une solution d'un bleu profond de la NAC ₁₄ H ₁₀ est formé.
   3. ....

Résultats

La première et la plus simple méthode pour déterminer si un dépôt est couronnée de succès est de faire une inspection visuelle des films. Le film devrait apparaître violet foncé avec une finition miroir qui est uniforme sur les substrats. Si il ya des taches sur la surface du substrat où il n'y a pas V [TCNE] _{x ~ 2} ou il est de couleur plus claire, alors ceci est probablement dû à la présence de solvants ou d'autres impuretés sur la surface du substrat. En outre, le film doit être opaque. Sau.......

Discussion

Les paramètres clés pour V [TCNE] _{x ~ 2} dépôt comprennent la température, le débit de gaz porteur, la pression, et le ratio de précurseurs. Étant donné que le dépôt chimique en phase vapeur mise en place ne sont pas disponibles dans le commerce ces paramètres doivent être optimisés pour chaque système. Une étude précédente de Shima et al. Révélé que la température a le plus grand impact sur ​​le taux de l'TCNE précurseur ²⁶ de sublimation. La température peut être modifiée à l.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Equipment
Boîte à gants à l’azote	Atmosphères	sous vide Les	étapes Omni effectuées dans une boîte à gants à l’azote peuvent également être effectuées dans une boîte à gants
argon 1 L Flacon à fond rond à trois cols	Corning	4965A-1L
Flacon à fond rond de 500 ml	Sigma Aldrich	64678
Station de pompage sous vide turbo	Agilent Varian	G8701A-011-037
Robinet d’arrêt en verre	Kontes	185000-2440
Tube de raccordement bidirectionnel en verre	Corning	8940-24	Corning Pyrex(R) Adaptateur de tube incliné à 105 degrés avec joint conique standard 24/40 à deux voies
Coldfinger			Pièce personnalisée fabriquée par l’atelier de verre de chimie OSU
Argon Glovebox	Vacuum Atmospheres	Nexus I
Agitateur à plaque chauffante	Corning	6795
Refroidisseur thermoélectrique	avancé	TCP-50
Régulateur de température	Thermoélectrique avancé	TLZ10	pour refroidisseur TE
Alimentation	Thermoélectrique avancé	PS-145W-12V  ;	pour refroidisseur TE et régulateur de température
Régulateur	de température J-Kem  ;	Modèle scientifique 150	Pour bobine chauffante
Fil chauffant	Pelican Wire Company	Nichrome 60
Pièces			Fabriqué par OSU Chemistry
verrerie Pompe à vide	BOC Edwards	XDS-5	Connecté à la configuration CVD
Débitmètre	Gilmont	GF-2260
Vanne micrométrique	Gilmont	7300	Contrôle le débit d’argon sur TCNE
Vanne micrométrique	Gilmont	7100	Contrôle le débit d’argon sur  ; V(CO)6
Tubing	Tygon	R3603	1/8 in walls, raccordé entre les vannes et le compteur
Robinet d’arrêt 3 voies	Nalgene	6470	utilisé pour régler les débits
Manomètre	Matheson	63-4105	se connecte au sommet de Figure 1 part A
Magnétomètre SQUID	Quantum Design	MPMS-XL
EPR	Bruker	Elexsys
PPMS	Quantum Design	14T PPMS
Sourcemeter	Keithely  ;	2400
Materials
Sodium metal	Sigma Aldrich	262714
Anthracene	Sigma Aldrich	141062
Tétrahydrofurane anhydre	Sigma Aldrich	186562
Chlorure de vanadium(III) complexe tétrahydrofurane	Sigma Aldrich	395382
Carbone monoxyde de gaz	Magasins OSU	98610
Bromure de tétraéthylammonium	Sigma Aldrich	241059
Acide phosphorique	Sigma Aldrich	79622
Méthanol	Sigma Aldrich	14262
Huile de silcone	Sigma Aldrich	146153
Pastilles			de cuivre Coupé dans un fil de cuivre de rechange
Tétracyanoéthylène	Sigma Aldrich	T8809
Lames de verre	Gold Seal	3010
Charbon actif	Sigma Aldrich	242276

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