Här presenterar vi ett protokoll för att växa LSMO nanopartiklar och (Gd) BCO filmer på (001) SrTiO3 (STO) singel-kristall substrat av radiofrekvens (RF)-sputtring.
Här visar vi en metod för beläggning ferromagnetiska La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) nanopartiklar på (001) SrTiO3 (STO) singel-kristall substrat av radiofrekvens (RF) magnetron sputtering. LSMO nanopartiklar sattes in med diametrar från 10 till 20 nm och höjder mellan 20 och 50 nm. Samtidigt, (Gd) Ba2Cu3O7−δ ((Gd) BCO) filmer var fabricerade på båda odekorerade prydas av minnesmärken och LSMO nanopartiklar inredda STO substrat med RF magnetron sputtering. Denna rapport beskriver också egenskaperna för GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO3 kvasi lipidens filmer strukturer (t.ex. kristallin fas, morfologi kemisk sammansättning); magnetisering, magneto-transport och supraledande transportegenskaper utvärderades också.
De hål-dopade manganite La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) har unika egenskaper såsom wide-band luckor, halv-metalliska ferromagnetism, och intrasslad elektroniska påstår, som ger utomordentliga möjligheter för potentiella spinntronik program1,2,3,4. För närvarande, många forskare strävar efter att utnyttja de unika egenskaperna hos LSMO att bebo vortex rörelsen för hög temperatur supraledande (HTS) filmer, såsom (åter) Ba2Cu3O7−δ filmer (REBCO, RE = sällsynta – jordens element)5,6,7,8,9,10,11,12. Nanoskala dekoration av substrat ytorna med ferromagnetiska nanopartiklar ger väldefinierade platser för att inducera magnetiska fästa centers förväntade densitet13,14. Förmågan att kontrollera täthet och geometri av nanopartiklarna på mycket strukturerade ytor, såsom på singel-kristall substrat och starkt texturerat metall substrat är dock mycket svårt. Vanligast, nanopartiklar syntetiseras och på ytor med metall organiska nedbrytning metoder15belagda och Pulsade laser nedfall metoder16,17. Även om pulse laser nedfall metoder kan ge nanopartiklar belagd på olika substrat, är det svårt att inse stort område homogen nanopartiklar nedfall. Metall organiska nedbrytning metoder är de riktigt stort område nedfall av nanopartiklar. Men är nanopartiklarna ofta ojämn och lätt skadat av små fysiska påfrestningar.
Bland dessa tekniker har RF-magnetron sputtering många fördelar. Sputtring har en hög Beläggningshastighet, låg kostnad, och avsaknaden av giftiga utsläpp. Det är också lätt att expandera till stor skala området substrat18,19. Denna metod ger ett steg bildandet av La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) nanopartiklar och nanopartiklarna är lätta att deponeras på singel-kristall substrat. RF magnetron sputtering kan skapa stort område nanopartiklar jämnt på ett varierat utbud av substrat, oavsett ytstruktur och ytjämnhet20. Partikel kontroll kan uppnås genom att justera sputtring tid. Homogenitet kan uppnås genom att justera target-substrat avstånd. Nackdelen med RF-magnetron sputtering är dess lägre ökningstakt för vissa oxider21. I denna strategi, mål atomer (eller molekyler) är oftas av målet av argon ion och sedan nanopartiklar sätts på substrat i vapor phase22. Nanopartiklar formation uppstår på substratet i en enda steg23. Denna metod gäller teoretiskt material inklusive supraledande tunn film, motstånd film, semiconductor film, ferromagnetiska tunn film etc. dock hittills, rapporter om protokoll för insättning ferromagnetiska nanopartiklar är mycket knappa.
Här visar vi nedfall av GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 kvasi lipidens filmer på SrTiO3 (STO) singel-kristall substrat av RF magnetron sputtering metoden. Två typer av mål material, GdBa2Cu3O7−δ och La0,67Sr0,33MnO3 mål används i processen. SrTiO3 (STO) singel-kristall substrat var belagda med GdBa2Cu3O7−δfilmer och GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr 0,33 MnO3 kvasi lipidens filmer.
I detta protokoll sätts GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 kvasi lipidens filmer med RF magnetron sputtering på STO (001) substrat. Målet diameter är 60 mm och avståndet mellan målet och substrat är ca 10 cm. Värmare är lampor placerade 1 cm ovanför substratesna. Maxtemperatur är 850° C i detta system. Det finns 5 olika substrat i detta system. RF magnetron sputtering GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 kvasi lipidens filmer består av två steg, vilka är utarbetandet av substrat och den RF magnetron sputtring processen. En bild av sputtring systemet visas i figur S1.
Här har vi visat att denna metod kan användas för att förbereda LSMO ferromagnetiska nanopartiklar av jämn fördelning på SrTiO3 (STO) singel-kristall substrat. (Gd) BCO filmerna också kan deponeras på båda nakna och LSMO inredda STO substrat. Med en lämplig justering av deponerade parametrar, såsom tillväxt temperaturer och target-substrat avstånd, borde denna metod vara användbar för deponerade olika typer av magnetiska och icke-magnetiska partiklar eller lager, till exempel VD2, YS…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöds av den nationella naturvetenskap Foundation i Kina (nr. 51502168; No.11504227) och Shanghai kommunala naturvetenskap Foundation (No.16ZR1413600). Författarna tackar tacksamt instrumentell analys Center av Shanghai Jiao Tong University och Ma-tek analytisk lab för behöriga tekniskt bistånd.
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 |
GdBa2Cu3O7−δ 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 |