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Engineering

रेडियो फ्रीक्वेंसी मैग्नेट्रॉन sputtering की gdba2Cu3O7δ/ला०.६७Sr०.३३mno3 अर्ध-बिलयर फिल्म्स ऑन srtio3 (STO) सिंगल-क्रिस्टल सब्सस्ट्रेट्स

doi: 10.3791/58069 Published: April 12, 2019

Summary

यहां, हम एक प्रोटोकॉल पेश करने के लिए LSMO नैनोकणों और (Gd) BCO फिल्मों पर (001) SrTiO3 (STO) एकल क्रिस्टल substrates रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) द्वारा-sputtering ।

Abstract

यहां, हम कोटिंग की एक विधि को प्रदर्शित करता है लोहचुंबकीय ला०.६७Sr०.३३mno3 (lsmo) नैनोकणों पर (001) srtio3 (STO) एकल क्रिस्टल substrates द्वारा रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) मैग्नेट्रॉन sputtering । LSMO नैनोकणों 20 और ५० एनएम के बीच 10 से 20 एनएम और ऊंचाइयों से व्यास के साथ जमा किए गए थे । एक ही समय में, (gd) बीए2घन37δ ((gd) bco) फिल्मों दोनों undecorated और lsmo nanoparticle आरएफ मैग्नेट्रॉन sputtering का उपयोग करके सजाया STO substrates पर गढ़े थे । इस रिपोर्ट में यह भी वर्णन किया गया है कि gdba2घन3O7δ/ला०.६७Sr०.३३mno3 अर्ध-बिलयर फिल्मों संरचनाओं (जैसे, क्रिस्टलीय चरण, आकृति विज्ञान , रासायनिक संरचना); चुंबकन, चुंबक परिवहन, और अतिचालक परिवहन संपत्तियों का भी मूल्यांकन किया गया ।

Introduction

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होल-मैगएड मैंगनाइट ला०.६७Sr०.३३mno3 (lsmo) अद्वितीय गुण जैसे चौड़े बैंड अंतराल, अर्ध-धात्विक ferromagnetism, और उलझ इलेक्ट्रॉनिक राज्यों, जो क्षमता के लिए असाधारण अवसर प्रदान spintronic अनुप्रयोगों1,2,3,4. वर्तमान में, बहुत से शोधकर्ताओं ने lsmo के अनूठे गुणों का लाभ उठाने के लिए उच्च तापमान superconducting (hts) फिल्मों, जैसे (RE) बीए2घन37δ के लिए भंवर आंदोलन में निवास करने के लिए प्रयास कर रहे हैं फिल्मों (rebco, पुनः = दुर्लभ पृथ्वी तत्व)5,6,7,8,9,10,11,12। लौह चुंबकीय नैनोकणों के साथ सब्सट्रेट सतहों की नैनोस्केल सजावट अपेक्षित घनत्व के चुंबकीय पिनिंग केन्द्रों उत्प्रेरण के लिए अच्छी तरह से परिभाषित साइटों प्रदान करेगा13,14. हालांकि, उच्च textured सतहों पर नैनोकणों की सघनता और ज्यामिति को नियंत्रित करने की क्षमता, जैसे कि एकल क्रिस्टल सब्सस्ट्रेट्स और अत्यधिक बनावटी धातु सब्सट्रेट पर बहुत मुश्किल है । सबसे अधिक, नैनोकणों संश्लेषित और धातु कार्बनिक अपघटन तरीकों15, और स्पंदित लेजर जमाव विधियों16,17का उपयोग कर सतहों पर लेपित हैं । हालांकि पल्स लेजर जमाव तरीकों विभिन्न substrates पर लेपित नैनोकणों प्रदान कर सकते हैं, यह बड़े क्षेत्र सजातीय नैनोकणों जमाव का एहसास करने के लिए मुश्किल है. धातु कार्बनिक अपघटन तरीकों के लिए के रूप में, वे नैनोकणों के बड़े क्षेत्र के जमाव के लिए उचित हैं । हालांकि, नैनोकणों अक्सर गैर वर्दी और आसानी से छोटे शारीरिक तनावों से क्षतिग्रस्त कर रहे हैं ।

इन तकनीकों के अलावा, आरएफ-मैग्नेट्रॉन sputtering कई फायदे हैं । Sputtering एक उच्च जमाव दर, कम लागत, और विषाक्त गैस उत्सर्जन की कमी है । इसके अलावा, यह बड़े पैमाने पर क्षेत्र के लिए विस्तार18,19substrates आसान है । इस विधि को ला०.६७Sr०.३३mno3 (lsmo) नैनोकणों के एकल चरण गठन प्रदान करता है, और नैनोकणों एकल क्रिस्टल substrates पर जमा किया जा करने के लिए आसान कर रहे हैं । आरएफ मैग्नेट्रॉन sputtering सतह बनावट के चाहे, और सतह खुरदरापन20substrates की एक विविध रेंज पर समान रूप से बड़े क्षेत्र नैनोकणों बना सकते हैं । कण नियंत्रण समायोजित sputtering समय से प्राप्त किया जा सकता है । समामेती लक्ष्य-सब्सट्रेट दूरी समायोजित करके प्राप्त किया जा सकता है । आरएफ-मैग्नेट्रॉन sputtering के नुकसान कुछ आक्साइड21के लिए अपनी कम वृद्धि दर है । इस दृष्टिकोण में, लक्ष्य परमाणुओं (या अणुओं) आर्गन आयन द्वारा लक्ष्य से बाहर लगभग हैं, और फिर नैनोकणों वाष्प चरण22में substrates पर जमा हो जाती है । नैनोकणों गठन एक ही चरण23में सब्सट्रेट पर होता है. यह विधि सैद्धांतिक रूप से अतिचालक तनु फिल्म, प्रतिरोध फिल्म, अर्धचालक फिल्म, लोहचुंबकीय पतली फिल्म आदि सहित किसी भी सामग्री के लिए लागू है तथापि, तारीख तक, लोहचुंबकीय जमा करने के लिए प्रोटोकॉल के बारे में रिपोर्ट नैनोकणों बहुत दुर्लभ हैं ।

यहां, हम gdba के बयान2घन37δ/ला०.६७Sr०.३३mno3 अर्ध bilayer फिल्मों पर srtio3 (STO) एकल क्रिस्टल substrates आरएफ मैग्नेट्रॉन sputtering द्वारा विधि. लक्ष्य सामग्री के दो प्रकार, gdba2घन37δ और ला०.६७Sr०.३३mno3 लक्ष्य इस प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है । Srtio3 (STO) एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट gdba के साथ लेपित थे2घन37δफिल्मों और gdba2घन3o7δ/ला०.६७Sr ०.३३ MnO3 अर्ध बिलयर फिल्मों ।

इस प्रोटोकॉल में, gdba2Cu3O7δ/La०.६७Sr०.३३mno3 अर्ध-बिलयर फिल्मों को STO (001) सब्सट्रेट पर आरएफ मैग्नेट्रॉन sputtering के साथ जमा किया जाता है । लक्ष्य व्यास ६० मिमी है और लक्ष्य और substrates के बीच की दूरी के बारे में 10 सेमी है । Heaters बल्ब substrates के ऊपर 1 सेमी तैनात हैं । इस सिस्टम में अधिकतम तापमान 850 डिग्री सेल्सियस है इस प्रणाली में 5 अलग सब्सट्रेट हैं । आरएफ मैग्नेट्रॉन sputtering gdba2Cu3O7δ/ला०.६७Sr०.३३mno3 अर्ध-बिलयर फिल्मों दो कदम है, जो substrates और आरएफ मैग्नेट्रॉन की तैयारी कर रहे है के होते है sputtering प्रक्रिया । Sputtering प्रणाली की एक तस्वीर चित्र S1में दिखाया गया है ।

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Protocol

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1. सब्सट्रेट और लक्ष्य तैयारी

नोट: इस खंड का वर्णन धूम टारगे साठा कक्ष और एकल क्रिस्टल srtio3 (STO) सब्सट्रेट की तैयारी ।

  1. आरएफ मैग्नेट्रॉन sputtering प्रक्रिया के दौरान 10 मिमी x 10 मिमी SrTiO3 (STO) एकल क्रिस्टल substrates का प्रयोग करें ।
  2. क्रमिक रूप से अल्ट्रासोनिक स्नान में कमरे के तापमान पर 10 मिनट प्रत्येक के लिए isopropanol और विआयनीकृत पानी में substrates साफ । फिर सूखी सब्सट्रेट के साथ नाइट्रोजन, जो सब्सट्रेट और अच्छी फिल्म के पालन के समान कवर के लिए है.
  3. माउंट चांदी पाउडर प्रवाहकीय गोंद के साथ सब्सट्रेट धारकों में (001) STO substrates. वैक्यूम चैंबर में इन लोड ।
  4. मैग्नेट्रोन इंजेक्शन गन में LSMO लक्ष्य माउंट, और फिर बंदूक फिर से इकट्ठा । एक ohmmeter के साथ प्रतिरोध का परीक्षण, मैग्नेट्रॉन और आसपास के ढाल के बीच एक शॉर्ट सर्किट से बचने के लिए. बंद वैक्यूम चैंबर बंद कर दिया है और नीचे पंप ।
  5. एक बार निर्वात की तुलना में कम है 1 x 10-4 पीए, गर्मी substrates करने के लिए ८५० ° c की एक हीटिंग दर का उपयोग कर 15 ° c/न्यूनतम 8 सेमी करने के लिए लक्ष्य-सब्सट्रेट दूरी सेट करें ।
  6. ओ के 10 sccm और काम गैस प्रवाह के रूप में एआर के 5 sccm के लिए जन प्रवाह नियंत्रक सेट करें । विकास के दौरान ला०.६७Sr०.३३mno3 सामग्री के लिए ओ धनायनी अनुपात (3) रखने के लिए Ar/o मिश्रित गैस का उपयोग करें ।
  7. बयान से पहले, पूर्व 30 डब्ल्यू उच्च शक्ति में 20 मिनट के लिए LSMO लक्ष्य sputter लक्ष्य में दरारें करने के लिए नेतृत्व करेंगे और कम बिजली का उपयोग कर एक साफ सतह के लिए और अधिक समय का नेतृत्व करेंगे, तो हम 30 डब्ल्यू के लिए 20 मिनट का चयन करें ।

2. LSMO नैनोपलेख साठा

नोट: इस खंड में आरएफ-मैग्नेट्रॉन sputtering द्वारा LSMO नैनोकणों के जमाव का वर्णन है ।

  1. 25 फिलीस्तीनी अथॉरिटी के एक चैंबर दबाव प्राप्त करने के लिए, आणविक पंप खपच्ची वाल्व समायोजित करें । यदि त्वरित मान 25 Pa से बड़ा होता जा रहा है, तो इसे विपरीत दक्षिणावर्त घुमाएं; यदि यह 25Pa से छोटा होता जा रहा है, यह दक्षिणावर्त घुमाएं । जब तक दबाव एक स्थिर मूल्य के लिए बस गया है जारी रखें ।
  2. जांच करें कि सब्सट्रेट तापमान ८५० डिग्री सेल्सियस पर रहता है और स्थिर है ।
  3. मैग्नेट्रॉन की शक्ति में वृद्धि 30 से ८० W. 10 मिनट के लिए प्रतीक्षा करें, जब तक प्लाज्मा स्थिर है.
  4. गर्म सब्सट्रेट पर शटर और जमा LSMO खोलें ।
    नोट: हम चार नमूनों के लिए 5, 10, 30, और ६० s के sputtering बार इस्तेमाल किया ।
  5. शटर बंद कर लिए । मैग्नेट्रॉन को बिजली बंद करें । गैस वाल्व बंद करें और हीटर बिजली बंद ।
  6. कमरे के तापमान को नमूने शांत । असामांय रूप से, इस प्रणाली में कम से दो घंटे लगते हैं । सूखी नाइट्रोजन के साथ चैंबर वेंट, इसे खोलने के लिए, और नमूनों को हटा दें ।

3. GdBa2घन37 − δ फिल्म साठा

  1. मैग्नेट्रॉन गन में GdBa2Cu3O7 − δलक्ष्य माउंट करें, फिर बंदूक को पुनः संयोजित कीजिए । जमा किसी भी (Gd) BCO फिल्मों, कदम 1.4-2.8 के समान चरणों का उपयोग कर । के लिए समान जमाव शर्तों का उपयोग करें (Gd) BCO फिल्मों के लिए के रूप में LSMO नैनोकणों, जो 30 मिनट होना चाहिए sputtering समय के अलावा । इस के बाद, विकास खत्म हो जाएगा, और अगले कदम के बाद अनीलन है ।
  2. नमूना तापमान को 500 डिग्री सेल्सियस तक घटाएँ । फिर, ऑक्सीजन के लिए गैस वाल्व खोलने के लिए ७५,००० Pa के एक चैंबर दबाव दे । इस तापमान पर नमूनों को एक घंटे के लिए दबाए रखें ।
    नोट: ५०० डिग्री सेल्सियस के लिए तापमान और ७५,००० पीए का एक चैंबर दबाव समान रूप से LSMO नैनोकणों को प्राप्त करने के लिए कर रहे हैं ।
  3. कमरे के तापमान को नमूने शांत । सूखी नाइट्रोजन के साथ चैंबर वेंट, इसे खोलने के लिए, और नमूनों को हटा दें ।

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Representative Results

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दोनों नंगे और LSMO सजाया STO सब्सट्रेट पर (Gd) BCO फिल्मों की मोटाई 500nm, जो एक सतह profilometer द्वारा मापा गया था । फिल्म मोटाई sputtering समय द्वारा नियंत्रित किया गया था । चित्र 1a , बी lsmo nanoparticle की afm छवि से पता चलता है (10 एस की sputtering समय) १.० सेमी x १.० सेमी एकल क्रिस्टल sto substrates को साबित करना है कि lsmo नैनोकणों STO समान रूप से substrates पर हो गया । सतह और फिल्मों के खुरदरापन को मापने के लिए परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (AFM) दोहन मोड में काम करने की विशेषता थी । इन LSMO नैनोकणों के व्यास 10 से 20 एनएम से लेकर । इनकी ऊंचाई 20 से ५० एनएम तक रही । जमा मापदंडों, जैसे वृद्धि तापमान और लक्ष्य-सब्सट्रेट दूरी के एक उचित समायोजन के साथ, अलग सतह स्थलाकृति प्राप्त किया जा सकता है, के रूप में चित्रा 1 सी, डीमें दिखाया गया है । एक कम तापमान पर (६५० डिग्री सेल्सियस), कण और रेखा मिश्रित स्थलाकृति प्राप्त की थी, के रूप में चित्रा 1 सीमें देखा । इसके अलावा, एक छोटा सा लक्ष्य-सब्सट्रेट दूरी (6 सेमी) छोटे आकार के साथ LSMO कणों की एक उच्च घनत्व के लिए नेतृत्व कर सकते हैं (चित्रा 1 डी). LSMO नैनोकणों (10 एस के sputtering समय) और (Gd) BCO फिल्मों (चित्रा 2) की संरचना ४० केवी और 20 mA पर संचालित घन K विकिरण के साथ एक्स-रे डिफफ्रैक्टोमीटर (xrd) माप द्वारा मापा गया था । चित्रा 3में, परिणाम दो प्रतिनिधि (GD) bco नमूने के लिए ऊपर वर्णित के रूप में दिखाया गया है: (gd) undecorated और lsmo सजाया substrates पर bco फिल्मों । Superconducting संक्रमण तापमान (टीसी) शुद्ध GBCO फिल्म के लिए ९०.५ K के करीब था और LSMO/GBCO फिल्मों के लिए ९०.३ K । यह लगभग बराबर टीसी मूल्य इंगित करता है LSMO नैनोकणों (Gd) BCO फिल्मों के लिए सुपरकंडक्टर संपत्ति (टीसी) को नुकसान नहीं है । उच्च ढलान LSMO/GBCO फिल्मों के साथ तुलना में शुद्ध GBCO फिल्म के लिए छोटे टीसी चौड़ाई का संकेत है । इन दोनों नमूनों के लिए चुंबकन शैथिल्य लूप चित्रा 4में प्लॉट किए गए हैं । तुलना करके, एम एच पाश क्षेत्र बहुत है 0 से 6 टी के लिए 30K पर (Gd) BCO फिल्मों LSMO सजाया सब्सट्रेट पर गढ़े । इसी प्रवृत्ति को ५० और ७७ के स्तर पर पाया जाता है ।

चित्र 5में प्रत्येक नमूने के लिए प्रतिनिधि J-H वितरण भी दिखाए जाते हैं । किसी दिए गए चुंबकीय क्षेत्र के लिए, इन वितरणों की गणना
Equation
जहां a और b परीक्षण किए गए नमूने की लंबाई और चौड़ाई हैं । एक चुंबकीय क्षेत्र, जो नमूना तल के लंबवत होता है, एक < ब, परीक्षण प्रक्रिया के दौरान लागू होता है । हमारे मामले में, ए और बी क्रमशः 3 मिमी और 4 मिमी हैं । सूत्र में ΔM प्रतीकों एक ही एच में एक चुंबकीय हिस्टेरिसिस लूप के ऊपरी और निचले मूल्यों के बीच अंतर है, के रूप में चित्रा 4में दिखाया गया है । महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व और क्षेत्र की मदद के अपने निर्भरता फ्लक्स पिनिंग गुण पर LSMO नैनोकणों के प्रभाव के लिए अधिक जानकारी देगा । चित्रा 5a में इन आंकड़ों का सुझाव है कि (GD) bco फिल्म lsmo सजाया सब्सट्रेट पर जमा १.३ से 6 टी 30 कश्मीर में एक उच्च जे सी मूल्य के अधिकारी । इसके अलावा, के रूप में चित्रा 5bमें दिखाया गया है, (GD) bco फिल्म lsmo सजाया सब्सट्रेट पर निर्मित 0 से 6 टी ७७ कश्मीर में एक उच्च जे सी मूल्य से पता चलता है । चित्रा 5 में दो घटनाएं पता चलता है कि एक अतिरिक्त पिनिंग तंत्र lsmo सजाया substrates पर (GD) bco फिल्मों में मौजूद हैं । हम इसे चुंबकीय पिनिंग, जो सब्सट्रेट पर जमा LSMO नैनोकणों के कारण है के रूप में नामित किया है ।

पिनिंग बल घनत्व की गणना Fp = Jc × B द्वारा की गई थी । परिकलित परिणाम चित्र 6a, bमें दिखाया गया है । 30K (चित्रा 6a) में एफपी (अधिकतम) मूल्य के लिए 1.3 t पर एक पार बिंदु है, जो ऊपर, सजाया नमूना बड़ा एफपी मूल्य है । 77K पर Fp (max) मान एक उच्च H मान (०.६ T से २.५ T) में सजावट के साथ नमूने के लिए ले जाया गया है, जो चित्र 6bमें दिखाया गया है । यह अंतर भी इंगित करता है वहां के लिए अलग पिनिंग तंत्र है (Gd) bco फिल्म के साथ और lsmo सजावट के बिना ।

हम भंवर पिनिंग संपत्तियों पर और अधिक रोचक जानकारी प्राप्त करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र अभिविन्यास पर महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व निर्भरता मापा । चित्रा 7 के साथ और lsmo सजावट के बिना (GD) bco फिल्म के लिए 0.3 t और ७७ K पर जे सी की कोणीय निर्भरता से पता चलता है । यह पाया गया है कि जे सी की सबसे प्रमुख वृद्धि c-अक्ष के साथ है । इससे पता चलता है कि यह LSMO डेकोरेटेड (Gd) बीसीओ फिल्म के लिए एच//सी के फील्ड ओरिएंटेशन में अधिक प्रभावी है । इस घटना को समझाने के लिए, हम चित्रा 7के इनसेट में एक योजनाबद्ध दिखाने के लिए, जो एच//सी दिशा में उत्पंन थ्रेडिंग अव्यवस्था से पता चलता है । हमें विश्वास है कि lsmo सजावट के साथ एक (Gd) bco फिल्म में सी-अक्ष के साथ थ्रेडिंग अव्यवस्था इस घटना के लिए जिंमेदार है ।

Figure 1
चित्रा 1: परमाणु बल के सूक्ष्म छवि LSMO nanoparticle के STO सब्सट्रेट सजाया । (a) 2D छवि, (b) 3D छवि, (c) कम तापमान पर उगाई गई नमूना की 3D छवि (६५० ° c), और (d) नमूना की 3D छवि एक छोटे लक्ष्य-सब्सट्रेट दूरी (6 सेमी) पर उगाया जाता है । पिछले कार्य12से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । Copyright २०१८ एलसीवियर. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: XRD पैटर्न (Gd) BCO पतली undecorated और LSMO nanoparticle सजाया STO substrates पर निर्मित फिल्मों । पिछले कार्य12से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । Copyright २०१८ एलसीवियर. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: डीसी चुंबकन मापन के लिए superconducting संक्रमण टीसी (Gd) BCO पतली undecorated और LSMO nanoparticle सजाया STO substrates पर निर्मित फिल्मों । पिछले कार्य12से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । Copyright २०१८ एलसीवियर. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: चुंबकन हिस्टेरेसिस loops के लिए (Gd) BCO पतली फिल्मों पर undecorated और LSMO nanoparticle तीन अलग तापमान पर STO substrates सजाया । (a) 30 k, (b) ५० k, और (c) ७७ k. पिछले कार्य12से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । Copyright २०१८ एलसीवियर. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5: जे सी की क्षेत्र निर्भरता (महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व) के लिए (Gd) BCO पतली फिल्मों पर undecorated और LSMO सजाया STO substrates पर (a) 30 k और (b) ७७ k । पिछले कार्य12से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । Copyright २०१८ एलसीवियर. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 6
चित्र 6: (Gd) BCO फिल्मों के लिए लागू चुंबकीय क्षेत्र के एक समारोह के रूप में Fp के भिंनता undecorated और LSMO-nanoparticle सजाया STO substrates पर जमा । (a) 30 k और (B) ७७ k. पिछले कार्य से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित12. Copyright २०१८ एलसीवियर. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 7
चित्रा 7: Jc की निर्भरता पर ०.३ टी और ७७ K एप्लाइड चुंबकीय क्षेत्र के अभिविन्यास पर, फिल्म की सामान्य दिशा के सापेक्ष. इनसेट lsmo सजाया (Gd) bco पतली फिल्म में सी-अक्ष के साथ उत्पंन विस्थापन थ्रेडिंग के योजनाबद्ध आरेख से पता चलता है । पिछले कार्य12से अनुमति के साथ पुनर्मुद्रित । Copyright २०१८ एलसीवियर. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 7
चित्र S1: आरएफ sputtering प्रणाली की तस्वीर । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

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Discussion

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यहां हम ने दिखा दिया है कि इस विधि को SrTiO3 (STO) एकल क्रिस्टल substrates पर वर्दी वितरण के lsmo लोहचुंबकीय नैनोकणों तैयार करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । (Gd) BCO फिल्मों को भी दोनों नंगे और LSMO सजाया STO सब्सट्रेट पर जमा किया जा सकता है । इस तरह के विकास के तापमान और लक्ष्य-सब्सट्रेट दूरी के रूप में जमा मापदंडों का एक उचित समायोजन के साथ, इस पद्धति के चुंबकीय और गैर चुंबकीय कणों या परतों के विभिन्न प्रकार जमा के लिए उपयोगी होना चाहिए, उदाहरण के लिए, सीईओ2, ysz ( yttrium-स्थिर zirconia)24, और ito (इंडियम टिन ऑक्साइड)

प्रोटोकॉल में एक महत्वपूर्ण कदम LSMO कणों के बयान के लिए sputtering समय है । प्रोटोकॉल में, उचित sputtering समय की जरूरत है । यदि sputtering समय बहुत लंबा है, यह लगातार LSMO पतली फिल्म नहीं नैनोकणों फार्म का होगा । दूसरी ओर, अगर sputtering समय बहुत कम है, LSMO नैनोकणों का घनत्व पर्याप्त नहीं है और यह शीर्ष GBCO फिल्मों के लिए मौजूदा ले जाने की क्षमता को प्रभावित करेगा । GBCO फिल्मों के लिए, आदेश में epitaxy प्राप्त करने के लिए, एक एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट के उपयोग की जरूरत है । हमारे मामले में, LSMO नैनोकणों epitaxy प्राप्त करने की जरूरत नहीं है, लेकिन बस अधिक से अधिक घनत्व और उचित आकार शीर्ष GBCO superconducting संपत्तियों को बढ़ाने की जरूरत है । इस रिपोर्ट में, sputtering बार LSMO नैनोकणों के लिए अलग आकृति विज्ञान को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है ।

हमारे बयान चैंबर की एक खामी यह है कि क्योंकि वहां स्वस्थानी qcm (क्वार्ट्ज क्रिस्टल microbalance) संवेदक में नहीं है, हम वास्तविक समय में फिल्म मोटाई और विकास की प्रक्रिया के दौरान बयान की निगरानी नहीं कर सकते । हमारे मामले में, GBCO फिल्मों की मोटाई sputtering बार द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है । यहां प्रस्तुत GBCO फिल्मों की बयान दर लगभग 15 एनएम/ अंत में, जैसा कि परिचय में उल्लेख किया है, LSMO नैनोकणों के निर्माण सफलतापूर्वक या तो धातु कार्बनिक अपघटन तरीकों (MOD) या स्पंदित लेजर बयान विधियों (PLD) द्वारा प्राप्त किया गया है । PLD विधि धीमी जमाव दर के पास और एक बड़ा निवेश शामिल है, जबकि MOD विधि परिणाम वर्दी कण वितरण और कम प्रजनन । आरएफ sputtering जमाव के विषय में, यह एक समान वितरण और PLD विधि के संबंध में कम निवेश के साथ कणों प्रदान कर सकते हैं । इसके अलावा, इस nanoparticle साठा प्रक्रिया स्केल किया जा सकता है-बड़ा आसानी से सतहों कोट करने के लिए ।

अंत में, हम एक आरएफ sputtering विधि जिसके साथ STO सब्सट्रेट पर लोहचुंबकीय LSMO नैनोकणों बनाने के लिए, और नंगे और LSMO सजाया STO सब्सट्रेट पर GBCO superconducting फिल्मों को प्रदर्शित करता है । इन लोहचुंबकीय LSMO नैनोकणों पहले कभी आरएफ sputtering जमाव द्वारा संश्लेषित किया गया है । इस आरएफ sputtering विधि के रूप में अलग कण घनत्व और आकार17,25के साथ srtio3 (STO) एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट या उच्च बनावट substrates पर समान रूप से नैनोकणों कोट कर सकते हैं । इस सुविधा के भविष्य के आवेदन के लिए अनुमति देता है आरएफ sputtering लोह चुंबकीय नैनोकणों पर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों में एकल क्रिस्टल substrates या लचीला और उच्च बनावट substrates ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम के लिए चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (No. ५१५०२१६८ द्वारा समर्थित किया गया था; No. 11504227) और शंघाई नगर प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (No. 16ZR1413600) । लेखकों आभार शंघाई Jiao टोंग विश्वविद्यालय और एमए के वाद्य विश्लेषण केंद्र-टेक विश्लेषणात्मक प्रयोगशाला सक्षम तकनीकी सहायता के लिए धंयवाद ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sputter Deposition System Shenyang scientific instruments Limited by Share Ltd Bespoke
SrTiO3 Single Crystal Substrate Hefei Ke crystal material technology Co., Ltd Single-sided epi-polished (001) orientation
La0.67Sr0.33MnO3 sputtering target Hefei Ke crystal material technology Co., Ltd Bespoke 60 mm diameter
GdBa2Cu3O7δ sputtering target Hefei Ke crystal material technology Co., Ltd Bespoke 60 mm diameter
Atomic Force Microscope Brüker Dimension Icon
X-ray Diffractometer Brüker D8 Discover
Physical Property Measurement System Quantum Design PPMS 9

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References

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रेडियो फ्रीक्वेंसी मैग्नेट्रॉन sputtering की gdba<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7</sub><sub>−</sub><sub>δ</sub>/ला<sub>०.६७</sub>Sr<sub>०.३३</sub>mno<sub>3</sub> अर्ध-बिलयर फिल्म्स ऑन srtio<sub>3</sub> (STO) सिंगल-क्रिस्टल सब्सस्ट्रेट्स
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Wang, Y., Li, Z., Liu, Y., Li, Y., Liu, L., Xu, D., Luo, X., Gao, T., Zhu, Y., Zhou, L., Xu, J. Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7−δ/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates. J. Vis. Exp. (146), e58069, doi:10.3791/58069 (2019).More

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