Crescimento por pulverização catódica e Caracterização de metamagnética ordenou-B2 Ferh Epilayers

O objetivo geral deste procedimento é preparar camadas de epi de ródio de ferro de qualidade com um alto grau de ordenação química B dois, a fim de obter o controle das propriedades estruturais do magneto de ródio de ferro. Isso é feito primeiro preparando substratos de cristal único limpos, instalando adequadamente o alvo de ródio de ferro e ajoelhando as amostras durante a noite sob vácuo. O segundo passo é depositar a camada de ródio de ferro enquanto flui nitrogênio líquido através da armadilha de Meisner.

A etapa final é anil ainda mais as camadas de ródio de ferro para melhorar o grau de B duas fases primo alfa de ordenação. Em última análise, as camadas de epi de ródio de ferro preparadas seguindo este procedimento permitem estudos sobre comportamentos magnéticos e estruturais e podem ser inseridas em heteroestruturas mais complexas, a fim de investigar a influência de mudanças estruturais na transição de fase magnética. Este método pode ajudar a responder a uma questão-chave no campo do não-ímã, como as relações entre a microestrutura e as propriedades magnéticas do rário de ferro e matos relacionados.

As implicações desta técnica são estender nossa compreensão da notável transição de fase estrutural do magneta no ródio de ferro. Isso ocorre porque as ligações causais entre as mudanças nas propriedades eletrônicas, magnéticas e cristalográficas à medida que o material sofre sua transição ainda não são conhecidas. A demonstração visual desse método é importante, pois existem vários aspectos do crescimento do taco que se afastam da técnica padrão de puttering e todos os aspectos são importantes para o sucesso.

Embora esta técnica seja excelente para a preparação de B, duas camadas de epi de ródio de ferro ordenadas são de altíssima qualidade. Também é muito útil para outros materiais de liga encomendados, como L um zero, platina de ferro ou paládio de ferro. Para começar, enxágue os substratos de óxido de magnésio 0 0 1 com isopropanol e monte-os em suportes de substrato e, em seguida, carregue os suportes em uma câmara de vácuo.

Em seguida, monte um alvo de ródio de ferro em uma pistola de magnetron e remonte a pistola para obter uma amostra com composição anatômica. Um alvo composto de 47% de ferro e 53% de ródio é o mais adequado, produzindo o teste de transição de fase estrutural magneto mais claro de que não há curto-circuito entre o magnetron e a blindagem circundante. Usando um multímetro para verificar a resistência entre o alvo e a câmara, feche a câmara de vácuo e bombeie-a para baixo.

Uma vez que o vácuo é melhor do que um vezes 10 elevado a menos seis tor, aqueça os substratos a 600 graus Celsius a uma taxa de 6,7 graus Celsius por minuto. Monitore o nível de vácuo cuidadosamente para garantir que a pressão não suba acima desse nível. Quando o substrato estiver a 600 graus Celsius, segure-o durante a noite.

Uma hora antes de iniciar o crescimento da camada comece a fluir nitrogênio líquido através da armadilha de Meisner. Após 20 minutos, a entrada da armadilha Meisner é congelada. O vácuo deve melhorar para melhor que quatro vezes 10 elevado ao sétimo tor negativo.

Em seguida, defina o controlador de fluxo de massa para 65 SCCM de fluxo de gás de trabalho e abra a válvula de gás. Use um gás de pulverização catódica de Argonne com 4% de hidrogênio para evitar a oxidação da amostra durante o crescimento. Observe a pressão na câmara Depois de abrir a válvula, a pressão na câmara deve subir para a faixa de baixa altitude.

Em seguida, pré-pulverize o alvo de ródio de ferro por 1200 segundos a 30 watts. Para a deposição da camada de ródio de ferro por pulverização catódica de magnetron DC, ajuste o ponto de ajuste do controlador de fluxo de massa para dar uma pressão de câmara de quatro vezes 10 elevado a menos três para observar a pressão até que ela se estabilize em um valor estável. Além disso, certifique-se de que a temperatura do substrato permaneça em 600 graus Celsius e seja estável.

Em seguida, aplique energia ao magnetron para produzir uma taxa geral de deposição de 0,4 angstroms por segundo. Abra a veneziana e deposite o ródio de ferro no substrato aquecido por um período de tempo adequado para dar a espessura desejada em condições típicas. Um 502º depósito produzirá uma amostra com cerca de 20 nanômetros de espessura.

Em seguida, feche o obturador, desligue a energia do magnetron e feche a válvula de gás. Em seguida, aumente a temperatura da amostra para 970 kelvins a uma taxa de 3,33 graus Celsius por minuto e deixe as amostras ficarem de joelho por uma hora. Monitore a pressão e certifique-se de que ela permaneça melhor do que uma vez 10 elevado a menos seis tor após uma hora.

Desligue a energia do aquecedor e deixe o samples esfriar até a temperatura ambiente na configuração mostrada aqui. Isso leva pelo menos três horas. Uma vez resfriada, deposite qualquer camada de cobertura necessária, a camada de cobertura deve ser depositada a uma temperatura abaixo de 370 Kelvins para evitar a interdifusão dela na camada de ródio de ferro.

Quando terminar, ventile a câmara com nitrogênio seco, abra-a e remova as amostras. Eles parecerão brilhantes e brilhantes. Para medir a espessura da amostra primeiro, monte a amostra no defletômetro e alinhe-a de modo que ela faça uma reflexão especular do feixe de raios-x no detector com um ângulo de detector de dois igual a um grau.

Se disponível, o chi também deve estar alinhado. Isso alinha a superfície da amostra ao refratômetro. Em seguida, execute uma varredura de refletividade de raios-x de baixo ângulo.

Execute uma varredura padrão theta two theta com theta indo de zero graus até que o nível de ruído do instrumento seja atingido. Isso normalmente ocorre quando o é de cerca de seis graus ou mais para uma amostra de boa qualidade. Em seguida, a espessura da camada epi pode ser determinada a partir do espaçamento das franjas de interferência de filme fino, também conhecidas como franjas kig.

O ajuste aos dados é baseado em um modelo da camada com sua espessura como parâmetro de entrada. Um bom ajuste indica que o parâmetro de entrada está correto. A inserção mostra a entrada para o modelo que dá origem à simulação dos dados que são mostrados como um ajuste.

Em seguida, execute uma varredura de difração de raios-X de alto ângulo para determinar o grau de ordem química com a amostra ainda carregada no defletômetro. Novamente, alinhe a amostra desta vez com os planos de rede do substrato. Use o pico de brag de óxido de magnésio 0 0 2 para alinhamento, pois o pico de brag 0 0 2 é a direção fora da planície para o tipo de substrato usado.

Em seguida, execute uma varredura de dois cobrindo a faixa de de 12,5 graus a 62,5 graus. Encontre os picos de substrato da varredura para um substrato de óxido de magnésio. O pico deve estar localizado a dois iguais a 42,9 graus.

Se uma fonte de radiação subalfa K de cobre for usada adicionalmente, 0 0 1 e 0 0 2 picos de ródio de ferro também aparecerão em torno de dois iguais a 29,88 graus e 61,88 graus, respectivamente. Finalmente, realize uma medição da dependência da temperatura da resistividade da amostra para determinar a temperatura de transição para conseguir isso. Primeiro, faça contatos elétricos com a amostra de modo que uma medição padrão de quatro pontos possa ser feita usando um método DC.

Faça medições para as direções de corrente direta e reversa e a ordem média das resistências para anular qualquer força eletromotriz térmica gerada em temperaturas elevadas. Em seguida, coloque a amostra em um estágio quente com temperatura controlada posicionado em uma pequena câmara de alto vácuo bombeada por turbo para evitar a oxidação. Meça a resistência em função da temperatura nas varreduras de aquecimento e resfriamento a uma taxa de dois kelvins por minuto, de modo que qualquer histerese na transição de fase magnetoestrutural de primeira ordem possa ser determinada.

Aqui são mostradas micrografias eletrônicas de transmissão de uma camada de epi de ródio de ferro em um substrato de óxido de magnésio. A camada de ródio de ferro é estimada em 30 nanômetros de espessura com uma camada adicional de cromo de quatro nanômetros coberta com um nanômetro de alumínio. Os dados de reflectometria de raios-X são mostrados aqui para uma camada epi de ródio de ferro nominalmente de 25 nanômetros de espessura coberta com uma fina camada policristalina de alumínio.

A inserção é um modelo da densidade do comprimento de espalhamento versus profundidade para a amostra, que mostra a espessura da camada de ródio de ferro. Simulando a refletividade de raios-x que surgiria de tal camada, obtém-se a linha sólida, que concorda bem com os dados experimentais que confirmam a exatidão da camada do modelo, as franjas sig pronunciadas na pilha de camadas indicam que as interfaces na parte superior e inferior da camada de epi de ródio de ferro são suaves e bem correlacionadas. Os resultados da difração de raios-X da mesma amostra revelam três picos principais mostrando uma forte reflexão de 0 0 2 do substrato de óxido de magnésio e reflexões de 0 0 1 e 0 0 2 reflexões da camada de ródio de ferro.

É possível usar esses dados para determinar o parâmetro de ordem química a partir das intensidades relativas integradas dos dois picos de ródio de ferro. Quando a estrutura é perfeita, as intensidades integradas do pico 0 0 1 devem ser 1,14 vezes a densidade integrada do pico 0 0 2. Mostrado. Aqui está um exemplo da resistividade dependente da temperatura da camada de ródio de ferro.

A curva mostra a histerese térmica antecipada entre as curvas de aquecimento e resfriamento do material Uma vez dominado. Esta técnica pode ser feita em 16 horas para o crescimento, três horas para medição e quatro horas para a resistividade se for feita corretamente. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma excelente compreensão de como preparar camadas epi de liga ordenadas de materiais como ródio de ferro.