Sputter groei en de karakterisering van Metamagnetic-B2 besteld Ferh epilayers

Het algemene doel van deze procedure is om kwaliteitsvolle ijzer-rhodium epi-lagen voor te bereiden met een hoge mate van B twee chemische ordening om controle te krijgen over de magneto-structurele eigenschappen van ijzer-rhodium. Dit wordt bereikt door eerst schone enkele kristalsubstraten voor te bereiden, het ijzer-rhodium doelwit correct te installeren en de monsters een nacht lang onder vacuüm te knielen. De tweede stap is het afzetten van de ijzer-rhodium laag terwijl er vloeibare stikstof door de Meisner-val stroomt.

De laatste stap is om de ijzer-rhodium lagen verder te anilin om de mate van B twee ordening alfa-prim fase te verbeteren. Uiteindelijk maken ijzer-rhodium epi-lagen die volgens deze procedure zijn voorbereid, onderzoek naar magnetische en structurele gedragingen mogelijk en kunnen ze in complexere heterostructuren worden ingebracht om de invloed van structurele veranderingen op de magnetische faseovergang te onderzoeken. Deze methode kan helpen om een sleutelvraag op het gebied van niet-magneet te beantwoorden, zoals de relaties tussen microstructuur en magnetische eigenschappen van ijzerium en verwante mathos.

De implicaties van deze techniek zijn om ons begrip van de opmerkelijke magnetostructurele faseovergang in ijzer-rhodium uit te breiden. Dit komt omdat de oorzakelijke verbanden tussen de veranderingen in elektronische magnetische en kristallografische eigenschappen terwijl het materiaal zijn overgang ondergaat, nog niet bekend zijn. Visuele demonstratie van deze methode is belangrijk omdat er verschillende aspecten van de puttergroei zijn die afwijken van de standaard puttertechniek en alle aspecten zijn belangrijk voor het succes.

Hoewel deze techniek uitstekend is voor het voorbereiden van B twee geordende ijzer-rhodium epi-lagen van zeer hoge kwaliteit, is het ook zeer nuttig voor andere geordende legeringsmaterialen zoals L een nul nul, ijzer-platina of ijzer-palladium. Om te beginnen, spoel de magnesiumoxide 0 0 1 substraten met isopropanol en monteer ze in substraathouders, laad vervolgens de houders in een vacuümkamer.

Monteer vervolgens een ijzer-rhodium doelwit in een magnetronkanon en remonteer het kanon voor een monster met anatomische samenstelling. Een doelwit dat uit 47% ijzer en 53% rhodium bestaat, is het meest geschikt en geeft de duidelijkste magnetostructurele faseovergangstest dat er geen kortsluiting is tussen de magnetron en de omringende afscherming. Door een multimeter te gebruiken om de weerstand tussen het doelwit en de kamer te controleren, sluit u vervolgens de vacuümkamer en pompt u deze leeg.

Zodra het vacuüm beter is dan één keer 10 tot de min zes tor, verwarmt u de substraten tot 600 graden Celsius met een snelheid van 6,7 graden Celsius per minuut. Bewaak het vacuümniveau zorgvuldig om ervoor te zorgen dat de druk niet boven dit niveau stijgt. Wanneer het substraat op 600 graden Celsius staat, houdt u het daar een nacht lang vast.

Een uur voordat u begint met het groeien van de laag, begint u vloeibare stikstof door de Meisner-val te laten stromen. Na 20 minuten is de ingang van de Meisner-val bevroren. Het vacuüm zou moeten verbeteren tot beter dan vier keer 10 tot de negatieve zevende tor.

Stel vervolgens de massaflowcontroller in op 65 SCCM werkgasstroom en open de gasklep. Gebruik een sputtergas van Argonne met 4% waterstof om oxidatie van het monster tijdens de groei te voorkomen. Bekijk de druk in de kamer Na het openen van de klep, zou de druk in de kamer moeten stijgen tot het lage milour-bereik.

Pre-sputter vervolgens het ijzer-rhodium doelwit gedurende 1200 seconden bij 30 watt. Voor de afzetting van de ijzer-rhodium laag door DC magnetron sputteren, pas de setpoint van de massaflowcontroller aan om een kamerdruk van vier keer 10 tot de min drie te geven om de druk te bewaken totdat deze op een stabiele waarde is gedaald. Zorg er bovendien voor dat de substraattemperatuur op 600 graden Celsius blijft en stabiel is.

Breng vervolgens stroom aan op de magnetron om een totale afzettingssnelheid van 0,4 ångström per seconde te verkrijgen. Open de sluiter en deponeer het ijzer-rhodium op het verwarmde substraat gedurende een tijdsduur die geschikt is om onder typische omstandigheden de gewenste dikte te geven. Een 502e afzetting zal een monster opleveren met een dikte van ongeveer 20 nanometer.

Sluit vervolgens de sluiter, zet de stroom van de magnetron uit en sluit de gasklep. Verhoog vervolgens de monstertemperatuur tot 970 kelvins met een snelheid van 3,33 graden Celsius per minuut en laat de monsters een uur lang knielen. Bewaak de druk en zorg ervoor dat deze na een uur beter is dan een keer 10 tot de min zes tor.

Schakel de stroom van de verwarming uit en laat de monsters afkoelen tot kamertemperatuur in de hier getoonde opstelling. Dit duurt minimaal drie uur. Zodra ze zijn afgekoeld, deponeer je eventueel een kaplaag die vereist is. De kaplaag moet worden gedeponeerd bij een temperatuur onder de 370 Kelvins om interdiffusie ervan in de ijzer-rhodium laag te voorkomen.

Wanneer u klaar bent, ontlucht u de kamer met droge stikstof, opent u deze en verwijdert u de monsters. Ze zullen er helder en glanzend uitzien. Om de dikte van het monster te meten, monteert u het monster eerst in de deflectometer en lijnt u het uit zodat het een speculaire reflectie van de röntgenstraal in de detector maakt met een detectorhoek van twee theta gelijk aan één graad.

Indien beschikbaar, moet chi ook worden uitgelijnd. Dit richt het monsteroppervlak op de refractometer. Voer vervolgens een röntgenreflectiviteitsscan met lage hoek uit.

Voer een standaard theta twee theta scan uit met theta lopen van nul graden tot de ruisvloer van het instrument is bereikt. Dit gebeurt meestal wanneer theta ongeveer zes graden of meer is voor een monster van goede kwaliteit. Vervolgens kan de dikte van de epi-laag worden bepaald uit de afstand tussen de interferentiebanden van de dunne film,