La formazione di spesse Dense ittrio ferro Garnet Films Utilizzando Aerosol Deposizione

L'obiettivo generale dell'esperimento è depositare un film policristallino denso di alcuni micron di spessore di atrium iron garnet su un substrato di zaffiro, utilizzando una tecnica di deposizione a temperatura ambiente. Questo risultato si ottiene montando un substrato preparato sullo stadio di traslazione collegato al tappo superiore dell'apparato, quindi posizionando il tappo superiore sulla camera di deposizione e collegando i cavi del motore come secondo passaggio. Per ottenere la dimensione desiderata di agglomerato all'interno della camera aerosol, posizionare il tappo superiore della camera aerosol e collegarlo alla camera di deposizione tramite un ugello. Successivamente, stabilire un gradiente di pressione tra le camere e avviare il flusso di gas nella camera aerosol.

Combinare ciò con l'azione di una piastra vibrante per creare un aerosol che passa attraverso il beccuccio nella camera di deposizione. La deposizione dell'agglomerato avviene mediante frattura, deformazione e fusione del cristallite, portando alla formazione di un film spesso e denso sul substrato. Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti è la capacità di produrre film molto spessi e densi senza la necessità di riscaldare il substrato o il materiale precursori dal punto di vista produttivo.

Il deposito di aerosol presenta anche il vantaggio di poter essere eseguito in un ambiente a vuoto relativamente basso ed è in grado di depositare a un tasso molto elevato. Al centro di questo esperimento vi è l'apparato per il deposito di aerosol. Questa vista schematica dell'equipaggiamento identifica i componenti principali.

Posizionare la polvere da aerosolizzare nella camera per aerosol ed iniettare un gas vettore a flusso controllato nella camera mantenendo una differenza di pressione tra la camera per aerosol e la camera di deposizione. Generare un flusso di aerosol attraverso l'ugello per controllare la deposizione su un campione presente nella camera di deposizione. Utilizzando un palco traslazionale per questo video, il primo passo consisterà nel montare un substrato preparato sul palco traslazionale.

La fase di traduzione fa parte dell'insieme del cappuccio superiore. Posizionare innanzitutto del nastro adesivo in rame bifacciale vicino al centro della fase. Successivamente, prendere un substrato pulito e asciutto e posizionarlo sul nastro vicino al centro della fase.

Questo substrato di zaffiro di sei millimetri per sei millimetri è in posizione. Per i prossimi passaggi del protocollo, procedere utilizzando un calibro per raccogliere i dati necessari per allineare correttamente l'ugello di spruzzo.

Eseguire questa operazione misurando e registrando la distanza da un bordo della piattaforma di montaggio ai bordi più vicino e più lontano lungo una direzione. Effettuare una misurazione analoga lungo la direzione perpendicolare. Dopo aver effettuato le misurazioni, trasportare il cappuccio superiore con la piattaforma di traslazione e il campione nella camera di deposizione.

Abbassare il coperchio superiore e inserire lo stadio di traslazione e il campione nella camera. Una volta completata questa operazione, fissare il coperchio superiore serrando la flangia per sigillarla. Quindi collegare i cavi del controller ai motori di traslazione.

Ora passare a preparare la camera per aerosol mostrata qui, con la sezione superiore rimossa. Ottenere da 100 a 150 grammi di polvere di granato di ferro e ittrio (YIG) setacciata e essiccata. Distribuire la polvere sulla sezione inferiore della camera per aerosol. Successivo.

Per questa configurazione, posizionare un accessorio per la pulizia del filtro. Prendere il corpo principale della camera per aerosol e abbassarlo sulla sezione inferiore. Procedere fissando il corpo principale alla sezione inferiore con una morsetto.

Quindi collegare il manometro per aerosol al raccordo laterale. Prendere ora la sezione di ingresso dell'ugello e utilizzare una fascetta rapida per fissarla al raccordo superiore del corpo principale della camera per aerosol. Quando questa operazione è completata, sollevare il tubo di ingresso dell'ugello fino al raccordo di ingresso della camera di deposizione.

Terminare fissando i raccordi superiore e inferiore. Iniziare a creare un gradiente di pressione isolando la pompa di pre-vuoto dal resto del sistema, quindi accendendola.

Aprire una linea di bypass per eseguire il pompaggio iniziale, in modo da garantire un pompaggio meglio controllato. Accendere la luce di illuminazione della camera di deposizione tramite il computer. Impostare il software di monitoraggio della pressione e del controllore dello stadio senza avviarli, mentre il pompaggio prosegue.

Monitorare la pressione del sistema. Quando la pressione raggiunge 150-200 tor, regolare la velocità di pompaggio della linea di bypass a un tor al secondo. Una volta che la pressione scende al di sotto di 100 tor, avviare il software di monitoraggio della pressione e del controllore di stadio.

Quando la pressione è di circa un tor, chiudere le valvole della linea di bypass. Proseguire aprendo la valvola principale di pompaggio. Mentre il pompaggio continua, spostarsi alla camera di deposizione e stringere la fascetta sul tappo superiore.

Il passo successivo consiste nell'accendere la pompa soffiante e aprire la bombola di azoto ad altissima purezza per fornire il gas di trasporto al computer. Utilizzare l'interfaccia grafica del software del controllore della piattaforma per posizionare il substrato come visto attraverso il visore. Posizionare innanzitutto il substrato sopra l'ugello.

Una volta posizionato, abbassare il substrato fino a quando non entra in contatto con la bocchetta. Successivamente, spostare il substrato di 7,5 millimetri nella direzione verticale fino alla posizione finale. Chiudere la linea principale di pompaggio e verificare che la velocità di perdita sia inferiore a circa tre millitorr al secondo.

Prima di procedere, impostare il valore predefinito di 500 TOR sulla valvola a farfalla della camera di deposizione. Impostare la portata del regolatore di flusso di massa, ma non accenderlo. Programmare un generatore di funzioni per impostare la frequenza vibratoria dell'agitatore e accenderlo.

Avviare il flusso di gas azoto. Quindi effettuare un conto alla rovescia di tre secondi prima di avviare la macro del controllore della piattaforma sul computer. Regolare la portata del gas per mantenere la differenza di pressione costante desiderata.

In questo caso, circa 500 tor. Utilizzare il viewport per monitorare visivamente la deposizione. Al termine della deposizione, annotare esattamente il tempo di funzionamento.

Spegnere il gas azoto, il generatore di funzioni e le pompe. Aprire la camera di deposizione. Valvola a farfalla, aprire completamente la valvola di by-pass verso la camera di deposizione.

Regolare il riduttore del gas azoto dell'impianto a zero e deviare il gas nella camera di deposizione. Chiudere la valvola principale di pompaggio aumentando lentamente la pressione del gas dell'impianto. Tornare al computer per utilizzare il software del controllore della piattaforma per riposizionare la punta a zero, quindi chiudere il programma.

Quando la pressione supera 100 torr, arrestare il software di monitoraggio della pressione. Continuare ad aggiustare il gas di alimentazione secondo necessità fino a quando il sistema raggiunge la pressione atmosferica. Per recuperare il campione, staccare i cavi dei motori di traslazione dalla parte superiore della camera di deposizione.

Rimuovere il coperchio superiore dalla camera di deposizione e portarlo su un banco di lavoro. Al banco, posizionare il coperchio superiore in modo da poter accedere al campione. Smontare il campione per prepararlo alla caratterizzazione.

Questa è una microfotografia a scansione elettronica di un film di granato di ferro su un substrato di zaffiro. La deposizione è stata effettuata con una velocità di 0,65 millimetri al secondo e ha ricoperto un'area di 75 millimetri quadrati. Il film risulta leggermente ruvido e ben compatto, con pochi vuoti.

La natura densa del film è evidente anche in questa microfotografia al microscopio elettronico a scansione della sezione trasversale del film. Sul substrato di zaffiro, l'immagine principale mostra il bordo del campione così depositato, formato durante il processo di deposizione. Non si tratta di una sezione del film ottenuta per scollamento.

L'insetto mostra una vista ingrandita della sezione trasversale. Un gradino è stato creato rimuovendo una parte del film lungo un bordo. I dati in nero indicano l'altezza del gradino del film.

La linea rossa indica uno spessore medio del film di circa 11 micrometri. La rugosità è di circa 1,4 micrometri. In questo grafico, l'assorbimento magnetico di risonanza di Pharaoh, dati derivati, è in nero, mentre un adattamento della forma della linea derivata di Lian ai dati è in rosso.

Sia la posizione che la forma del segnale nei dati sono paragonabili a spettri tipici. Per il granato di ferro e atrio policristallino ottenuto con altri metodi. Il buon accordo con l'adattamento Lian indica un film uniforme.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione del funzionamento del processo di deposizione degli aerosol e di come eseguire la deposizione degli aerosol utilizzando questo sistema.