Sputter Рост и характеристика метамагнитные В2-приказал FeRh эпитаксиальных слоев

Общая цель этой процедуры заключается в получении качественных эпислоев родия железа с высокой степенью химического порядка B и двух для того, чтобы получить контроль над структурными свойствами магнето железа. Это достигается путем предварительной подготовки чистых монокристаллических подложек, правильной установки железородной мишени и постановки образцов на колени на ночь под вакуумом. Второй шаг заключается в нанесении слоя родия железа во время протекания жидкого азота через ловушку Мейснера.

Заключительным этапом является дальнейшее анилирование слоев родия железа для улучшения степени B двух упорядоченных альфа-простых фаз. В конечном счете, эпислои родия железа, полученные после этой процедуры, позволяют изучать магнитное и структурное поведение и могут быть вставлены в более сложные гетероструктуры для исследования влияния структурных изменений на магнитный фазовый переход. Этот метод может помочь ответить на ключевой вопрос в области немагнитных систем, такой как взаимосвязь между микроструктурой и магнитными свойствами железа и связанными с этим матосами.

Применение этого метода заключается в расширении нашего понимания замечательного структурного фазового перехода магнита в родии железа. Это связано с тем, что причинно-следственная связь между изменениями электронных, магнитных и кристаллографических свойств при переходе материала еще не известна. Визуальная демонстрация этого метода важна, так как существует несколько аспектов роста клюшки, которые отклоняются от стандартной техники паттеринга, и все аспекты важны для успеха.

Хотя этот метод отлично подходит для приготовления В, два заказанных слоя железа родия очень высокого качества. Это также очень полезно для других упорядоченных сплавов, таких как L one zero, железо, платина или железо палладий. Для начала промойте подложки из оксида магния 0 0 1 изопропанолом и установите их в держатели подложки, затем загрузите держатели в вакуумную камеру.

Затем установите железную родиевую мишень в магнетронную пушку и соберите пистолет заново для получения образца с анатомическим составом. Мишень, состоящая из 47% железа и 53% родия, является наиболее подходящей, что дает наиболее четкое испытание на структурный фазовый переход магнито, показывающее отсутствие короткого замыкания между магнетроном и окружающим экраном. Используя мультиметр для проверки сопротивления между мишенью и камерой, затем закройте вакуумную камеру и откачайте ее.

Как только вакуум станет лучше одного умножить на 10 до минус шести тор, нагрейте подложки до 600 градусов Цельсия со скоростью 6,7 градусов Цельсия в минуту. Внимательно следите за уровнем вакуума, чтобы давление не поднималось выше этого уровня. Когда субстрат нагреется до 600 градусов по Цельсию, подержите его там на ночь.

За час до начала роста слоя начинает поступать жидкий азот через ловушку Мейснера. Через 20 минут вход ловушки Мейснера замораживается. Вакуум должен улучшиться до лучшего значения, чем в четыре раза по 10 до отрицательной седьмой точки.

Затем установите регулятор массового расхода на 65 SCCM рабочего потока газа и откройте газовый клапан. Используйте распыляемый газ Аргонн с 4% водорода, чтобы избежать окисления образца во время роста. Следите за давлением в камере После открытия клапана давление в камере должно подняться до низкого диапазона милюоров.

Затем предварительно распылите железную родиевую мишень в течение 1200 секунд при мощности 30 Вт. Для осаждения слоя родия железа методом магнетронного распыления постоянного тока отрегулируйте заданное значение регулятора массового расхода так, чтобы давление в камере было от четырех до 10 до минус трех, чтобы следить за давлением, пока оно не установится до стабильного значения. Кроме того, убедитесь, что температура основания остается на уровне 600 градусов Цельсия и стабильна.

Затем подайте питание на магнетрон, чтобы получить общую скорость осаждения 0,4 ангстрема в секунду. Откройте заслонку и положите железный родий на нагретую подложку на время, подходящее для получения желаемой толщины в типичных условиях. В результате 502-го осаждения будет получен образец толщиной около 20 нанометров.

Затем закройте затвор, выключите питание магнетрона и закройте газовый вентиль. Затем увеличьте температуру образца до 970 кельвинов со скоростью 3,33 градуса Цельсия в минуту и оставьте образцы на колено в течение одного часа. Следите за давлением и следите за тем, чтобы оно оставалось лучше, чем один раз по 10 до минус шести тор через час.

Отключите питание нагревателя и дайте образцам остыть до комнатной температуры в показанной здесь установке. На это уходит не менее трех часов. После охлаждения любой требуемый укупорочный слой должен быть нанесен при температуре ниже 370 К, чтобы предотвратить его взаимную диффузию в слой железа родия.

Когда все будет готово, проветрьте камеру с сухим азотом, откройте ее и удалите образцы. Они будут казаться яркими и блестящими. Для того, чтобы сначала измерить толщину образца, установите образец в дефлектометр и выровняйте его так, чтобы он производил зеркальное отражение рентгеновского луча в детекторе с углом детектора в два тета, равным одному градусу.

Если это возможно, ци также должна быть выровнена. При этом поверхность образца выравнивается по отношению к рефрактометру. Затем выполните сканирование с низким углом рентгеновского отражения.

Запустите стандартное тета-сканирование с тета-сканированием, идущим от нуля градусов до тех пор, пока не будет достигнут минимальный уровень шума прибора. Обычно это происходит, когда тета составляет около шести градусов или выше для образца хорошего качества. Затем толщина эпислоя может быть определена по расстоянию между интерференционными полосами тонкой пленки, также известными как бахромы kig.

Подгонка к данным осуществляется на основе модели слоя с его толщиной в качестве входного параметра. Хорошее соответствие указывает на то, что входной параметр правильный. На врезке показаны входные данные модели, которые приводят к моделированию данных, отображаемых как аппроксимация.

Затем выполните высокоугловое рентгеновское дифракционное сканирование, чтобы определить степень химического порядка, когда образец все еще загружен в дефлектометр. Снова выровняйте образец на этот раз по плоскостям решетки подложки. Используйте пик оксида магния 0 0 2 брэг для выравнивания, так как пик 0 0 2 брэга является непрямым направлением для типа используемой подложки.

Затем проведите тета-сканирование двух тета, охватывающее диапазон тета от 12,5 градусов до 62,5 градусов. Найдите пики подложки с помощью сканирования для подложки из оксида магния. Пик должен располагаться на расстоянии двух тета равно 42,9 градуса.

Если дополнительно использовать медный источник излучения K sub alpha, то пики железа родия 0 0 1 и 0 0 2 также появятся в районе двух тета, равных 29,88 градусам и 61,88 градусам соответственно. Наконец, выполните измерение зависимости удельного сопротивления образца от температуры, чтобы определить температуру перехода. Во-первых, установите электрические контакты с образцом таким образом, чтобы можно было провести стандартное четырехточечное измерение методом постоянного тока.

Выполните измерения прямого и обратного направления тока и усредненных сопротивлений, чтобы свести к нулю любую тепловую электродвижущую силу, возникающую при повышенных температурах. Затем поместите образец на горячий столик с регулируемой температурой, расположенный в небольшой высоковакуумной камере с турбонаддувом, чтобы избежать окисления. Измерьте сопротивление в зависимости от температуры как на нагревательных, так и на охлаждающих свипах со скоростью два кельвина в минуту, чтобы можно было определить любой гистерезис в магнитоструктурном фазовом переходе первого порядка.

Здесь представлены микрофотографии эпислоя родия железа на подложке из оксида магния. Слой родия железа оценивается в толщину 30 нанометров с дополнительным слоем хрома на четыре нанометра, покрытым одним нанометром алюминия. Здесь представлены данные рентгеновской рефлектометрии для номинально 25-нанометрового эпислоя железа с родием, покрытого тонким поликристаллическим слоем алюминия.

Врезка представляет собой модель зависимости длины рассеивания от плотности образца, которая показывает толщину слоя родия железа. Моделирование рентгеновской отражательной способности, которая возникнет из такого слоя, дает сплошную линию, которая, как видно, хорошо согласуется с экспериментальными данными, подтверждающими правильность модельного слоя, ярко выраженные полосы sig в стеке слоев указывают на то, что границы раздела в верхней и нижней части слоя epi железа родия гладкие и хорошо коррелированы. Результаты рентгеновской дифракции одного и того же образца показывают три основных пика, демонстрирующих сильное отражение 0 0 2 подложки из оксида магния и отражения как 0 0 1, так и 0 0 2 слоев железа родия.

Эти данные можно использовать для определения параметра химического порядка по относительным интегральным интенсивностям двух пиков родия железа. Когда структура идеальна, интегральные интенсивности пика 0 0 1 должны быть в 1,14 раза больше интегральной плотности пика 0 0 2. Показывать. Вот пример температурно-зависимого удельного сопротивления слоя родия железа.

Кривая показывает ожидаемый тепловой гистерезис между кривыми нагрева и охлаждения материала после освоения. Этот метод может быть выполнен за 16 часов для роста, три часа для измерения и четыре часа для удельного сопротивления, если все сделано правильно. После просмотра этого видео у вас должно сложиться отличное понимание того, как подготовить заказанный сплав эпислоев из таких материалов, как железо родий.