Dit rapport beschrijft het gebruik van een custom-built systeem om aerosol depositie van dikke lagen van yttrium ijzer granaat uit te voeren op saffier substraten bij RT. De afgezette films worden gekarakteriseerd met behulp van scanning elektronenmicroscopie profilometrie en ferromagnetische resonantie een representatief overzicht van de mogelijkheden van de techniek geven.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Vorming van Dik Dense Yttrium Iron Granaat Films Met behulp van Aerosol Deposition
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Aerosol depositie (AD) is een dikke-film depositie proces lagen kunnen produceren tot enkele honderden micrometers dik met een dichtheid van meer dan 95% van de massa. Het belangrijkste voordeel van AD is dat de afzetting gebeurt volledig bij omgevingstemperatuur; waardoor de groei film staat in materiaal systemen met disparate smelttemperaturen. Dit rapport beschrijft in detail de processtappen voor het bereiden van het poeder en voor het uitvoeren van AD met behulp van de custom-built systeem. Representatieve karakterisatieresultaten worden van scanning elektronenmicroscopie, profilometrie en ferromagnetische resonantie films uit het betrokken systeem. Als een representatief overzicht van de mogelijkheden van het systeem, wordt aandacht besteed aan een monster geproduceerd volgens de beschreven protocol en systeeminstellingen. De resultaten geven aan dat dit systeem met succes 11 pm dik yttrium ijzer granaat films die> 90% van de stortdichtheid kan deponeren tijdens een 5 min depositie run. Een bespreking van werkwijzen waardoor een betere controle van de spuitbus en deeltjesselectie voor verbeterde dikte en ruwheid variaties in de film wordt verstrekt.
Inleiding
Aerosol depositie (AD) is een dikke-film depositie proces lagen kunnen produceren tot enkele honderden micrometers dik met een dichtheid van meer dan 95% van de massa 1. Het depositieproces vindt waarschijnlijk plaats door een continu proces van botsing breuk of vervorming, adhesie en verdichting van de deeltjes. Figuur 1 toont dit proces een serie stappen tonen deeltje effect en verdichting in meerdere stappen. Zoals getoond, bewegen de deeltjes naar het substraat met een typische snelheid van 100-500 m / sec. Aangezien de oorspronkelijke deeltjes botsing met het substraat zij breken en zich aan het substraat. Deze verankering laag versch....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Poeder Voorbereiding
- Zeef zoals ontvangen yttrium ijzer granaat (YIG) poeder te verkrijgen 100-150 g agglomeraten afmeting kleiner dan 53 pm.
- Plaats de gezeefde poeder in een oven te drogen gedurende ten minste 24 uur bij een temperatuur hoger dan 300 ° C.
2. Voorbereiding van de ondergrond
- Schoon een substraat van gewenste grootte, bijvoorbeeld 3 mm x 3 mm middels aceton daarna isopropanol. Droog met stikstofgas.
3. Het uitvoeren van Aerosol Deposition
- Monteer het monster naar de vertaling montage podium.
- Plaats dubbelzijdig koperen t....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Na de afzetting is voltooid, wordt het beklede substraat uit de depositiekamer en gecontroleerd met een optische stereomicroscoop. De monsters worden doorgaans geborsteld en gewassen met isopropanol om overtollig poeder dat bleef gedurende opnieuw onder druk naar de atmosfeer te verwijderen. Film karakterisering werd uitgevoerd op de representatieve hier gepresenteerde resultaten met behulp van scanning elektronenmicroscopie om de morfologie van de film te evalueren, profilometrie de filmdikte, uniformiteit en ruwheid e.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De SEM afbeelding in figuur 4 geeft aan dat significante breuk en verdichting optreedt gedurende het depositieproces. Het beeld wordt genomen van het bovenoppervlak van de film, waarin een aantal holten en granen toont. De waarneembare gebied is het laatste van het materiaal af te zetten en dus niet onder de verdere impact en verdichtingswerkwijze latere deeltjes zoals geïllustreerd door inslag van deeltjes 2 en 3 in figuur 1. De film densiteit binnen het volume van het monster worden g.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
SDJ erkentelijk voor de steun van de Amerikaanse Vereniging voor engineering Onderwijs / NRL Postdoctoral Fellowship Program, gesprekken met Konrad Bussmann (NRL) en Mingzhong Wu (Colorado State University) op de magnetische eigenschappen van materialen, en Ron Holm (NRL) voor zijn aandeel in het ontwerp en de uitvoering van de NRL AD systeem.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Ferromagnetisch resonantiespectrometer | www.bruker.com/ | 9.5 GHz Spectrometer | |
| Scanning Electron Microscope | www.zeiss.com | LEO Supra 55 | |
| Profilometer | www.kla-tencor.com/ | D-120 | |
| Stereomicroscoop | www.microscopes.com | Omano Stereomicroscoop | Gebruikt voor inspectie direct na verwijdering uit de depositiekamer |
| Dubbelzijdig koperkleefband | www.2spi.com | 05085A-AB | vastklemmen of andere lijmsoorten kunnen worden gebruikt |
| Nitril onderzoekshandschoenen | www.fishersci.com | 19-130-1597D | |
| 2-propanol | www.fishersci.com | A451SK-4 | |
| Aceton | www.fishersci.com | A11-1 | |
| Yttrium Ijzergranaat Poeder | www.trans-techinc.com/ | Bel voor productinformatie | Poeder wordt op bestelling gemaakt en gemalen volgens specificaties |
| Roestvrijstalen lepel | www.fishersci.com | 14-429E | Gebruikt voor het scheppen en overbrengen van poeder |
| Alumina boten | www.coorstek.com/ | 65580 | |
| Droogoven | www.paragonweb.com | KM14 keramische oven | Oven is aangesloten op lucht tijdens het drogen |
| Poederzeef | www.advantechmfg.com/ | 270SS8F | Een selectie van mazenopeningen zijn nodig om te zeeven van groot tot doelgrootte |
| Ultra Hoge Zuiverheidstikstofgas | www.praxairdirect.com | NI 5.0UH-3K | Gebruikt als medium voor aerosol. |
| Luchtademkwaliteit | www.praxairdirect.com | AI BR-4KN | Gebruikt in de oven tijdens het drogen |
| Labobalans | www.balances.com/ | Sartorius ED224S Labobalans | Gebruikt voor het wegen van poeder |
| Saffierwafels | www.pmoptics.com/ | PWSP-313211 |
Referenties
- Akedo, J. Room Temperature Impact Consolidation (RTIC) of Fine Ceramic Powder by Aerosol Deposition Method and Applications to Microdevices. J. of Therm. Spray tech. 17, 181(2008).
- Hahn, B. D., Park, D. -S., Choi, J. -J., Ryu, J.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
