자석의 유기 화학 기상 증착, 바나듐 테트라시

요약

우리는 유기계 페리 자성체 바나듐 테트라시의 합성을 제시 (V [TCNE] _X, X 1 ~ 2), 저온 화학 기상 증착 (CVD)을 통한. 이 최적화 된 조리법은 K 600 400 K에서 퀴리 온도의 증가와 자기 공명 특성의 극적인 향상을 얻을 수 있습니다.

초록

유기 재료의 분야에서 최근의 진보는 이러한 유기 발광 다이오드 저가 및 기계적 유연성 포함한 전통적인 재료에는없는 이점이있다 (유기 발광 다이오드)와 같은 장치를 수득 하였다. 유사한 맥락에서, 고주파 전자, 스핀 전자 기반으로 유기물의 사용을 확장하는 것이 유리하다. 이 작업은 실온 유기 페리 자성체의 박막의 성장을위한 합성 과정을 제시 바나듐 테트라시 (V [TCNE] _X, X 1 ~ 2), 저온 화학 기상 증착 (CVD)에 의해. 박막 <60 ° C에서 성장되고, 포함한 다양한 종류의 기판을 수용 할 수 있지만, 실리콘, 유리, 테플론 기판과 플렉시블 기판에 한정되지 않음. 등각 증착뿐만 아니라 무늬가 미리 입체적인 구조에 유리하다. 또한이 기술은 30 nm 내지 수 마이크론 범위의 두께를 가진 필름을 수득 할 수있다. 최근 진행막 성장의 최적화에 그와 같은 높은 퀴리 온도 (600 K), 개선 된 자기 동질성, 좁은 강자성 공명 라인 폭 스핀 트로닉스와 전자 레인지 전자의 다양한 애플리케이션 (1.5 G) 쇼 약속 등의 자질, 영화를 만듭니다.

서론

유기계 페리 자성 반도체 바나듐 테트라시 (V [TCNE] _X, X ~ 2)을 나타낸다 실온 자기 정렬과 같은 유연성, 저비용 생산 및 화학 가변성 등 magnetoelectronic 애플리케이션에 유기 재료의 장점을 약속한다. 이전의 연구 하이브리드 ^1,2 무기 / 유기 및 모든 유기 스핀 밸브 ^(3)를 포함하는 스핀 트로닉스 장치의 기능을 시연하고있다 활성 유기 / 무기 반도체 헤테로 ⁴ 스핀 편광판 등. 또한, V _[TCNE] × _{~ 2} 인해 매우 좁은 강자성 공명 선폭 ⁵ 고주파 전자 제품에 포함 약속을 보여 주었다.

V _[TCNE] × _{2 ~} ^6-9 합성 설립 된 네 가지 방법이 있습니다. V _[TCNE] × _{2 ~ 먼저} powde으로 합성 하였다TCNE 및 V의 반응을 통해 디클로로 메탄 R (C ₆ H ₆₎ ^6. 이러한 분말은....

프로토콜

1. 합성 및 전구체의 제조

1. [잇 ₄ N의 제조 [V (CO) _6] ²³
   1. 질소 글러브 박스에서, ~에 40 개 금속 나트륨 1.88 g을 잘라 라운드 1 L 3 구 바닥 플라스크에 무수 테트라 히드로 푸란 (THF) 320 ㎖에 안트라센 14.84 g과 혼합한다.
      주의 : 나트륨 금속 및 테트라 하이드로 퓨란 모두 가연성입니다.
   2. H _(10)이 형성되고, NAC _(14)의 깊은 청색까지 용액을 질소 대기 하에서 RT에서 4.5 시간 동안 용액을 교반 하였다.
   3. 0 ° C에 대한 해결책을 쿨.
   4. 질소 글러브 박스에서, 500 ㎖ 중의 식 VC1 ₃ (THF) ₍₃₎ 7.48 g에 무수 THF 400 ㎖에 첨가하여 둥근 바닥 플라스크 VCL ₃ (THF) _(3)의 핑크 - 적색 용액을 제조하고, 1 시간 동안 RT에서 교반 하였다.
   5. 20 분 동안 0 ℃에 핑크 레드 글러브 박스에서 솔루션 식 VC1 ₃ (THF) _3과 시원한를 제거합니다. 이전 SOLU로 이동질소 대기....

결과

증착이 성공한 경우 결정하기위한 제 쉬운 방법은 필름의 육안 검사를 수행하는 것이다. 이 영화는 기판에 걸쳐 균일 미러 마무리 어두운 보라색 나타납니다. 아무 V _[TCNE] × _{2 ~} 없다거나 밝은 색이고, 기판의 표면에 얼룩이있을 경우, 이는 기판 표면상의 용매 또는 기타 불순물의 존재 가능성이 높다. 또한이 영화는 불투명합니다. 박막은 단 몇 분의 짧은 시간 범위에 증착되지 않는 한, 투명 필름은 종종 증착 동안 전구체의 유동 속도에 문제가있을 수 있다는 것을 의미.

그것은 서브 - 최적의 성장 조건에 더하여, 대기 노출 그 자질 불리한 것으로 보인다 필름 초래할 수 필름을 저하시킬 수 있음을 주목하는 것이 중요하다; 운반 및 measurin 경우 따라서는 산소에 노출을 방지하기 위해 필수적이다G 분석을위한 샘플. 글러브 박스 외부 샘플의 운송 에폭시 ⁽²⁴⁾ 또는 파릴 렌

토론

V [TCNE] _{X ~ 2} 증착을위한 주요 파라미터는 온도, 캐리어 가스 유량, 압력 및 전구체의 비율을 포함한다. 화학 증착 셋업 시판 아니기 때문에 이들 파라미터는 각각의 시스템에 대해 최적화 될 필요가있을 것이다. 시마 등의 알에 의해 이전의 연구. 온도가 TCNE 전구체 ^(26)의 승화 속도에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 온도가 온도 조절 장치와 같은 각 시스템에 교정 될 필요가 가열 코일에서와 같은 와이어의 간격을 조정하여 설정 값 모두에 의해 변형 될 수있다. 온도 보정 완전히 증착 시스템을 조립하기 전에 반응 용기 내의 측정함으로써 수행된다. 또한 75 ° C 부근의 온도에서 반응기의 뜨거운 시간대 TCNE 보트를 배치하는 것이 중요하다.

다음으로 가장 중요한 매개 변수는 캐리어 가스의 흐름이다. 캐리어 가스 유량TCNE가 V (CO)보다 높아야한다 _6.<.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Equipment
Nitrogen Glovebox	Vacuum Atmosphere 질소	글로브 박스에서 수행 된 Omni 단계는 아르곤 글로브 박스에서도 수행 할 수 있습니다.
Corning		4965A-1L
500 ml 라운드 바닥 플라스크	Sigma Aldrich	64678
터보 진공 펌핑 스테이션	Agilent Varian	G8701A-011-037
유리 마개	Kontes	185000-2440
유리 양방향 연결 튜브	Corning	8940-24	Corning Pyrex(R) 양방향 24/40 표준 테이퍼 조인트가 있는 105도 앵글 튜브 어댑터
Coldfinger			OSU 화학 유리 상점
아르곤 글로브 박스	진공 대기	넥서스 I
핫 플레이트 교반기	Corning	6795
열전기 냉각기	고급 열전기	TCP-50
온도 컨트롤러	고급 열전기	TLZ10	TE 쿨러용
전원 공급 장치	고급 열전기	PS-145W-12V	TE 냉각기 및 온도 조절기용
온도 조절기	J-Kem  과학	모델 150	가열 코일
가열 와이어	Pelican Wire Company	Nichrome 60
OSU 화학 유리 상점에서 만든	맞춤형 유리 조각
진공 펌프	BOC Edwards	XDS-5	CVD 설정
유량계	Gilmont	GF-2260
마이크로 미터 밸브	Gilmont	7300에 연결	TCNE
마이크로미터 밸브	Gilmont	7100	흐름을 제어합니다. V(CO)6
tubing	Tygon	R3603	1/8 in walls, 밸브와 미터 사이에 연결
3방향 스톱콕	Nalgene	6470	유량 조정에 사용
압력 게이지	Matheson	63-4105	그림 1 part A
SQUID 자력계	Quantum Design	MPMS-XL
EPR	Bruker	Elexsys
PPMS	양자 디자인	14T PPMS
소스미터	Keithely	2400
Materials
나트륨 금속	시그마 Aldrich	262714
안트라센	시그마 Aldrich	141062
무수 테트라히드로푸란	시그마 Aldrich	186562
바나듐(III) 염화물 테트라히드로푸란 복합체	시그마 Aldrich	395382
탄소 일산화물 가스	OSU 저장	98610
테트라에틸암모늄 브로마이드	시그마 알드리치	241059
인산	시그마 알드리치	79622
메탄올	시그마 알드리치	14262
실콘 오일	시그마 알드리치	146153
구리 펠릿			예비 구리선에서 절단
테트라시아노에틸렌	시그마 알드리치	T8809
유리 슬라이드	골드 씰	3010
활성탄	시그마 알드리치	242276

에서 만든 맞춤형 부품 위의 아르곤 는 상단에 연결