Apresentamos a síntese do tetracianoetileno ferrimagnet vanádio de base orgânica (V [TCNE] x, x ~ 2) por meio de deposição de vapor químico de baixa temperatura (DCV). Esta receita optimizado produz um aumento na temperatura de Curie entre 400 K e 600 K e sobre uma melhoria dramática em propriedades de ressonância magnética.
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Artigo de método
Chemical Vapor Deposition de um ímã Orgânica, vanádio tetracianoetileno
Neste artigo
Resumo
Resumo
Recentes progressos no campo dos materiais orgânicos rendeu dispositivos orgânicos tais como diodos emissores de luz (OLEDs), que têm vantagens que não são encontradas em materiais tradicionais, incluindo baixo custo e flexibilidade mecânica. Em uma veia similar, seria vantajoso para expandir o uso de produtos orgânicos em produtos eletrônicos de alta freqüência e eletrônica baseada em rotação. Este trabalho apresenta um processo de síntese para o crescimento de películas finas da ferrimagnet orgânica temperatura ambiente, vanádio tetracianoetileno (V [TCNE] x, x ~ 2) por deposição de vapor químico de baixa temperatura (DCV). A película fina é cultivada a <60 ° C, e pode acomodar uma ampla variedade de substratos incluindo, mas não limitado a, silicone, vidro, Teflon e substratos flexíveis. A deposição conformal é propício para a pré-modelado e estruturas tridimensionais também. Além disso, esta técnica pode produzir películas com espessuras entre 30 nm a vários micrómetros. O progresso recentena otimização do crescimento filme cria um filme cujas qualidades, como a maior temperatura Curie (600 K), a melhoria da homogeneidade magnética, e apertado ressonância ferromagnética linha de largura (1,5 G) mostram a promessa para uma variedade de aplicações em spintrônica e eletrônicos de microondas.
Introdução
O semicondutor ferrimagnético vanádio tetracianoetileno de base orgânica (V [TCNE] x, x ~ 2) exibe temperatura ambiente ordenação magnética e promete as vantagens de materiais orgânicos para aplicações magnetoelectronic, tais como a flexibilidade, a produção de baixo custo, e tunability química. Estudos anteriores demonstraram funcionalidade em dispositivos de spintrônica, incluindo válvulas de spin orgânicos / inorgânicos 1,2 e totalmente orgânico híbridos 3, e como um polarizador de spin em um heterostructure semicondutores orgânicos / inorgânicos ativo 4. Além disso, V [TCNE] x ~ 2 demonstrou....
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Protocolo
1. Síntese e Preparação de Precursores
- Preparação de [Et4N] [V (CO) 6] 23
- Numa caixa de luvas de azoto, 1,88 g de corte de metal de sódio em 40 partes ~ e misturar-se com 14,84 g de antraceno em 320 ml de tetra-hidrofurano anidro (THF) numa proporção de 1 L com três tubuladuras balão de fundo redondo.
ATENÇÃO: Tanto o sódio metálico e tetra são altamente inflamáveis. - Agita-se a solução durante 4,5 horas à temperatura ambiente sob uma atmosfera de azoto até uma solução azul escura de NaC 14 H 10 é formado.
- Arrefece-se a solução para 0 ° C.
- Numa caixa de luva....
- Numa caixa de luvas de azoto, 1,88 g de corte de metal de sódio em 40 partes ~ e misturar-se com 14,84 g de antraceno em 320 ml de tetra-hidrofurano anidro (THF) numa proporção de 1 L com três tubuladuras balão de fundo redondo.
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Resultados
O primeiro e mais fácil método para determinar se uma deposição é bem sucedido é fazer uma inspecção visual dos filmes. O filme deve aparecer roxo escuro com um acabamento espelhado que é uniforme entre os substratos. Se existem manchas sobre a superfície do substrato onde não há V [TCNE] x ~ 2 ou é de cor mais clara, em seguida, esta é provavelmente devido à presença de solventes ou outras impurezas na superfície do substrato. Além disso, a película deve ser opaco. A menos que uma fina película foi .......
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Discussão
Os principais parâmetros para V [TCNE] x ~ 2 deposição incluem a temperatura, o fluxo de gás transportador, a pressão, e proporção de precursores. Uma vez que a deposição de vapor químico set-up não está disponível comercialmente estes parâmetros têm de ser optimizados para cada sistema. Um estudo anterior por Shima et ai. Revelaram que a temperatura tem o maior impacto na taxa de sublimação do precursor TCNE 26. A temperatura pode ser modificado, tanto por o valor definido no con.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado pela NSF Grant No. DMR-1207243, o programa NSF MRSEC (DMR-0820414), DOE Grant No. DE-FG02-03ER46054, eo OSU-Instituto de Pesquisa de Materiais. Os autores agradecem ao Laboratório NanoSystems na Universidade Estadual de Ohio, e assistência técnica de CY Kao e CY Chen.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Equipment | |||
| Nitrogen Glovebox | Vacuum Atmospheres | Omni | steps feitos em glovebox de nitrogênio também podem ser feitos em um glovebox de argônio |
| 1 L balão de fundo redondo de três pescoços | Corning | 4965A-1L | |
| 500 ml balão de fundo redondo | Sigma Aldrich | 64678 | |
| Turbo estação de bombeamento a vácuo | Agilent Varian | G8701A-011-037 | |
| Torneira de Vidro | Kontes | 185000-2440 | |
| Tubo de conexão bidirecional de vidro | Corning | 8940-24 | Corning Pyrex(R) Adaptador de tubo angular de 105 graus com junta cônica padrão bidirecional 24/40 |
| Coldfinger | Peça personalizada feita pela loja de vidro químico OSU | ||
| Argon Glovebox | Vacuum Atmospheres | Nexus I | |
| Agitador de placa quente | Corning | 6795 | |
| Resfriador termoelétrico | Controlador de temperatura termoelétrico avançado | TCP-50 | |
| Termoelétrico avançado | TLZ10 | para resfriador TE | |
| Fonte de alimentação | Termoelétrico avançado | PS-145W-12V | para resfriador TE e controlador de temperatura |
| Controlador | de temperatura J-Kem Modelo Científico | 150 | Para bobina de aquecimento |
| Fio de aquecimento | Pelican Wire Company | Nichrome 60 | |
| Peças | Fabricado pela OSU Química loja de vidro | ||
| Bomba de vácuo | BOC Edwards | XDS-5 | Conectado à configuração CVD |
| Medidor de vazão | Gilmont | GF-2260 | |
| Válvula micrômetro | Gilmont | 7300 | Controla o fluxo de argônio sobre a |
| válvula micrômetro | Gilmont | 7100 | Controla o fluxo de argônio sobre V(CO)6 |
| Tubing | Tygon | R3603 | 1/8 em paredes, conectado entre válvulas e medidor |
| Torneira de 3 vias Nalgene | 6470 | usado para ajustar as taxas de fluxo | |
| Manômetro | Matheson | 63-4105 conecta-se | ao topo do Figura 1 parte A |
| Magnetômetro SQUID | Quantum Design | MPMS-XL | |
| EPR | Bruker | Elexsys | |
| PPMS | Design Quântico | 14T PPMS | |
| Sourcemeter | Keithely | 2400 | |
| Materiais | |||
| Sodium metal | Sigma Aldrich | 262714 | |
| Antraceno | Sigma Aldrich | 141062 | |
| Tetrahidrofurano anidro | Sigma Aldrich | 186562 | |
| Cloreto de vanádio (III) complexo tetrahidrofurano | Sigma Aldrich | 395382 | |
| Carbono gás monóxido | OSU armazena | 98610 | |
| Brometo de tetraetilamônio | Sigma Aldrich | 241059 | |
| Ácido fosfórico | Sigma Aldrich | 79622 | |
| Metanol | Sigma Aldrich | 14262 | |
| Óleo de silicone | Sigma Aldrich | 146153 | |
| Pellets | de cobre Corte de fio de cobre sobressalente | ||
| Tetracianoetileno | Sigma Aldrich | T8809 | |
| Vidro slides | Ouro Selo | 3010 | |
| Carvão Ativado | Sigma Aldrich | 242276 |
Referências
- Yoo, J. W., et al. Spin injection/detection using an organic-based magnetic semiconductor. Nat. Mater. 9, 638-642 (2010).
- Li, B., et al. Room-temperature organic-based spin polarizer. Appl. Phys. Lett. 99, 153503(2011).
- Li, B., Kao, C. Y., Y....
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Reimpressões e permissões
