उच्च गुणवत्ता थोक और पतली फिल्म का संश्लेषण (मिलीग्राम0.25 (1-x)CoxNi0.25 (1-x) घन0.25 (1-x) Zn0.25 (1-x)) O और (Mg0.25 (1-x)सह0.25 (1-x)नी0.25 (1-x)घनxZn0.25 (1-x )) हे एन्ट्रापी-स्थिर आक्साइड प्रस्तुत आहे.
यहां, हम थोक और पतली फिल्म multicomponent के संश्लेषण के लिए एक प्रक्रिया वर्तमान (मिलीग्राम0.25 (1-x)CoxNi0.25 (1-x)घन0.25 (1-x)Zn0.25 (1-x)) ओ (सह संस्करण) और (Mg0.25 (1-x)सह0.25 (1-x)नी 0.25 (1-x) घनxZn0.25 (1-x)) O (घन संस्करण) एन्ट्रापी-स्थिर आक्साइड । चरण शुद्ध और रासायनिक सजातीय (मिलीग्राम0.25 (1-x)CoxNi0.25 (1-x) घन0.25 (1-x) Zn0.25 (1-x)) O (x = ०.२०, ०.२७, ०.३३) और (Mg0.25 (1-x)सह0.25 (1-x) नी0.25 (1-x) घनxZn0.25 (1-x)) O (x = ०.११, ०.२७) सिरेमिक छर्रों संश्लेषित और अति उच्च गुणवत्ता, चरण शुद्ध, लक्ष्य stoichiometry की एकल क्रिस्टलीय पतली फिल्मों के जमाव में इस्तेमाल कर रहे हैं । (001)-उंमुख MgO सब्सट्रेट पर स्पंदित लेजर जमाव द्वारा चिकनी, रासायनिक सजातीय, एन्ट्रापी-स्थिर ऑक्साइड पतली फिल्मों के जमाव के लिए एक विस्तृत पद्धति का वर्णन किया गया है । एक्स-रे विवर्तन के इस्तेमाल से थोक और पतले फिल्मी सामग्रियों के चरण और crystallinity की पुष्टि होती है । संरचना और रासायनिक सजातीयता एक्स-रे photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी और ऊर्जा फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा की पुष्टि कर रहे हैं । पतली फिल्मों की सतह स्थलाकृति स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी के साथ मापा जाता है । उच्च गुणवत्ता, एकल क्रिस्टलीय, एन्ट्रापी स्थिर ऑक्साइड पतली फिल्मों के संश्लेषण उच्च अर्दली ऑक्साइड सामग्री के इस नए वर्ग में गुणों पर इंटरफेस, आकार, तनाव, और विकार के प्रभाव के अध्ययन में सक्षम बनाता है ।
२००४ में उच्च एन्ट्रापी धातु मिश्र धातुओं की खोज के बाद से, उच्च एन्ट्रापी सामग्री इस तरह बढ़ी कठोरता1,2,3, मुश्किल4, के रूप में गुणों के कारण महत्वपूर्ण ब्याज आकर्षित किया है 5, और संक्षारण प्रतिरोध3,6. हाल ही में, उच्च एन्ट्रापी आक्साइड7,8 और borides9 की खोज की गई है, सामग्री के प्रति उत्साही के लिए एक बड़ा खेल का मैदान खोलने । आक्साइड, विशेष रूप से, ferroelectricity10, magnetoelectricity11,12, thermoelectricity13, और अतिचालकता के रूप में उपयोगी और गतिशील कार्यात्मक गुण प्रदर्शित कर सकते है14 . एन्ट्रापी-स्थिर आक्साइड (ईएसओएस) हाल ही में दिलचस्प, रचना-निर्भर कार्यात्मक गुण15,16, महत्वपूर्ण विकार के बावजूद, सामग्री के इस नए वर्ग बनाने के अधिकारी दिखाया गया है विशेष रूप से रोमांचक ।
एन्ट्रापी-स्थिर सामग्री रासायनिक सजातीय हैं, multicomponent (आमतौर पर पांच या अधिक घटक होने), एकल चरण सामग्री जहां विंयास entropic योगदान () के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा () महत्वपूर्ण है एक एकल चरण ठोस समाधान17के गठन ड्राइव करने के लिए पर्याप्त है । multicomponent ईएसओएस, जहां cationic विंयास विकार कटियन साइटों भर में मनाया जाता है के संश्लेषण, संरचना पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता है, तापमान, जमाव दर, शमन दर, और बुझाने का तापमान7,16 . इस विधि के लिए व्यवसाई चरण शुद्ध और रासायनिक सजातीय एन्ट्रापी-स्थिर ऑक्साइड सिरेमिक छर्रों और चरण शुद्ध, एकल क्रिस्टलीय, वांछित stoichiometry के फ्लैट पतली फिल्मों को संश्लेषित करने की क्षमता को सक्षम करने के लिए चाहता है । थोक सामग्री से अधिक ९०% सैद्धांतिक घनत्व के अध्ययन को सक्षम करने के साथ संश्लेषित किया जा सकता है इलेक्ट्रॉनिक, चुंबकीय, और संरचनात्मक गुण या पतली फिल्म शारीरिक वाष्प जमाव (PVD) तकनीक के लिए सूत्रों के रूप में उपयोग करें । एन्ट्रापी-स्थिर आक्साइड के रूप में यहाँ पर माना जाने वाला पाँच cations, तनु फिल्म PVD तकनीक है जो आणविक किरण epitaxy (MBE) या सह sputtering जैसे पाँच सूत्रों को रोजगार देती है, इसके कारण रासायनिक समरूप तनु फिल्मों को जमा करने की चुनौती के साथ प्रस्तुत किया जाएगा प्रवाह बहाव के लिए । इस प्रोटोकॉल रासायनिक समरूप, एकल क्रिस्टलीय, फ्लैट में परिणाम (रूट-मतलब-स्क्वायर (RMS) ~ ०.१५ एनएम के किसी न किसी) एन्ट्रापी-एक एकल सामग्री स्रोत है, जो नाममात्र रासायनिक संरचना के अधिकारी दिखाए जाते है से ऑक्साइड पतली फिल्मों स्थिर । इस पतली फिल्म संश्लेषण प्रोटोकॉल के संश्लेषण और परिष्कृत गुणवत्ता नियंत्रण की वास्तविक समय की निगरानी के लिए सीटू इलेक्ट्रॉन या ऑप्टिकल लक्षणीय तकनीक में शामिल किए जाने से बढ़ाया जा सकता है. इस पद्धति की अपेक्षित सीमाएं लेजर ऊर्जा बहाव से उपजी हैं जो 1 माइक्रोन से नीचे होने के लिए उच्च गुणवत्ता की फिल्मों की मोटाई को सीमित कर सकती हैं ।
पतली फिल्म ऑक्साइड सामग्री के विकास और लक्षण वर्णन में महत्वपूर्ण प्रगति के बावजूद10,18,19,20,21, stereochemistry और के बीच संबंध आक्साइड में इलेक्ट्रॉनिक संरचना अंतिम सामग्री प्रतीत होता है तुच्छ methodological मतभेदों से उपजी में महत्वपूर्ण मतभेदों के लिए नेतृत्व कर सकते हैं । इसके अलावा, multicomponent एन्ट्रापी के क्षेत्र स्थिर आक्साइड बल्कि नवजात है, केवल दो साहित्य में पतली फिल्म संश्लेषण की वर्तमान रिपोर्ट के साथ,16। ईएसओएस इस प्रक्रिया के लिए खुद को विशेष रूप से अच्छी तरह से उधार दे, चुनौतियों कि रासायनिक वाष्प जमाव और आणविक बीम epitaxy द्वारा प्रस्तुत किया जाएगा दरकिनार । यहाँ, हम थोक और पतली फिल्मों ईएसओएस (चित्रा 1) का एक विस्तृत संश्लेषण प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं, क्रम में सामग्री प्रसंस्करण कठिनाइयों को कम करने के लिए, अवांछित गुण विविधताओं, और क्षेत्र में खोज की गति में सुधार.
हम वर्णन किया है और थोक और उच्च गुणवत्ता के संश्लेषण के लिए एक प्रोटोकॉल दिखाया गया है, की एकल क्रिस्टलीय फिल्मों (मिलीग्राम0.25 (1-x)CoxNi0.25 (1-x) घन0.25 (1-x)Zn0.25 (1-x)) O (x = ०.२०, ०.२७, ०.३३) और (Mg0.25 (1-x) Co0.25 (1-x…
The authors have nothing to disclose.
इस काम के भाग में राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन अनुदान सं वित्त पोषित किया गया । DMR-०४२०७८५ (XPS) । हम सामग्री लक्षण वर्णन के लिए मिशिगन विश्वविद्यालय के मिशिगन केंद्र, (MC)2, XPS के साथ अपनी सहायता के लिए धंयवाद, और मिशिगन के विश्वविद्यालय वान Vlack प्रयोगशाला XRD के लिए । हम भी थोक सामग्री की तैयारी के साथ उसकी सहायता के लिए थॉमस Kratofil शुक्रिया अदा करना चाहूंगा ।
MAGNESIUM OXIDE 99.95% | Fisher | AA1468422 | |
COBALT(II) OXIDE, 99.995% | Fisher | AA4435414 | |
NICKEL(II) OXIDE 99.998% | Fisher | AA1081914 | |
COPPER(II) OXIDE 99.995% | Fisher | AA1070014 | |
ZINC OXIDE 99.99% | Fisher | AA8781230 | |
TRICHLROETHLENE SEMICNDTR 9 | Fisher | AA39744K7 | |
ACETONE SEMICNDTR GRD 99.5% | Fisher | AA19392K7 | |
2-PROPANOL ACS 99.5% | Fisher | A416S4 | |
Mineral oil, pure | Acros Organics | AC415080010 | |
alumina crucible | MTI Corporation | eq-ca-l50w40h20 | |
ZIRCONIA (YSZ) GRINDING MEDIA | Inframat Advanced Materials | 4039GM-S010 | |
SiC paper 320/600/800/1200 | South Bay Technology | SDA08032-25 | |
MgO (100) substrate, 5x5x0.5 mm, 1SP | MTI Corporation | MGa050505S1 | |
OXYGEN COMPRESSED ULTRA HIGH PURITY GRADE, 99.999% | Cryogenic Gases | OXYUHP | |
NITROGEN COMPRESSED EXTRA DRY GRADE | Cryogenic Gases | NITEX |