Toplu ve bileşimsel varyant entropi stabilize oksit ince Film sentezi

Bu prosedür, kimyasal ve fiziksel bozukluğun uzun menzilli manyetizmayı doğrudan nasıl etkilediği gibi fonksiyonel oksit topluluğundaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, malzeme kimyasında büyük ölçüde ayarlanabilirliğe izin vermesi ve çeşitli ESO bileşimlerine uygulanabilmesidir. Prosedürü gösteren, laboratuvarımda yüksek lisans öğrencisi olan Peter Meisenheimer.

İlk olarak, gerekli oksit tozlarını öğütün ve hedefi oluşturmak için tozu bir pelet haline sıkıştırmak için bir kalıp presi kullanın. Hedefi 24 saat boyunca 1.100 santigrat derecede havada sinterleyin. Ardından, hala 1.100 santigrat derecedeyken, hedefi içeren potayı fırından çıkarın.

Hedefi aynı ısıya dayanıklı yüzeye yerleştirmek için maşa kullanın. Hedefin parlamasının durmasını bekleyin ve hedefi oda sıcaklığındaki suda hızla söndürün. Hedef artık püskürtülmediğinde, hedefi sudan çıkarın ve havayla kuruması için bir kenara koyun.

Hedef soğuduktan ve kuruduktan sonra, hedef yoğunluğu ve teorik yoğunluk yüzdesini hesaplayın. Ölçülen yoğunluk darbeli lazer biriktirme için yetersizse, hedefi yeniden öğütün ve yeniden interleyin. Bu şekilde istediğiniz gibi ek hedefler hazırlayın.

Yüzey yansıtıcı ve homojen olana kadar giderek daha ince silikon-karbür kağıt tanecikleri kullanarak her hedefi dairesel hareketlerle cilalayın. Darbeli lazer biriktirme prosedürüne başlamaya hazır olana kadar cilalı hedefleri bir desikatörde saklayın. Yaklaşık 20 nanosaniye darbeli genişliğe sahip 248 nanometre kripton-florür darbeli excimer lazerin kullanıma hazır olduğundan emin olun.

Cilalı hedefleri, biriktirme haznesindeki dönen karuselin üzerine yerleştirin. Işın yolundaki son hedefe iki x iki santimetrelik bir yanık kağıdı parçası yerleştirin. Lazeri bir kez darbeleyin ve her iki eksende ortaya çıkan yanık izini ölçün.

Işın darbesi 0,27 x 0,24 santimetrelik bir elips üretene kadar odaklama merceğini ayarlayın. Ardından yanmış kağıdı çıkarın ve hazne kapağını kapatın. Kuru kaydırmalı kaba işleme pompası ile hazneyi 0,5 torr veya 67 paskal'a boşaltın.

Ardından turbo pompayı 1.000 hertz'e döndürün ve biriktirme odasını bir iyonizasyon ölçer ile ölçüldüğü gibi en az 10 ila negatif yedinci torr veya 1,3 çarpı 10 ila negatif beşinci paskal taban basıncına kadar pompalayın. Bu basınç elde edildiğinde, turbo pompayı 200 hertz'e düşürün. Daha sonra, yarı iletken dereceli trikloroetilen, yarı iletken dereceli aseton ve yüksek saflıkta izopropil alkolde her biri iki dakika boyunca tek kristalli tek tarafı cilalı magnezyum oksit substratı sonikleştirin.

Alt tabakayı ultra kuru sıkıştırılmış nitrojen gazı ile kurutun. Alt tabakayı bir alt tabaka plakasına sabitlemek için az miktarda termal olarak iletken gümüş boya kullanın. Boyayı sertleştirmek için alt tabakayı ve plakayı sıcak bir plaka üzerinde 100 santigrat derece boyunca 10 dakika ısıtın.

Alt tabaka plakasını PLD'nin yük kilidindeki transfer koluna yerleştirmek için harici transfer aracını kullanın. Yük kilidini kapatın ve en az 10 üzeri yedinci torra veya 1.3 kez 10 üzeri negatif beşinci pascal'a kadar pompalayın. Ardından yük kilidi ile biriktirme odası arasındaki sürgülü vanayı açın ve plakayı ısıtıcı tertibatına monte etmek için transfer kolunu kullanın.

Transfer kolunu yük kilidine geri çekin ve sürgülü vanayı kapatın. Yedi santimetrelik bir alt tabaka hedef mesafesi elde etmek için ısıtıcıyı indirin. Ardından, odanın hemen önündeki ışın yoluna bir enerji ölçer yerleştirin.

Ölçüm cihazındaki fotodiyotu iki hertz hızında 50 lazer darbesi ile ışınlayın ve ortalama enerjiyi belirleyin. Artı veya eksi 310 milijoule stabilite ile ortalama 10 milijoule darbe enerjisi elde etmek için lazer uyarma voltajını ayarlayın. İşiniz bittiğinde enerji sayacını çıkarın.

Alt tabakayı vakum altında dakikada 30 santigrat derecede 1.000 santigrat derecede ısıtın. Magnezyum oksit kristalinin yüzeyini dehidroksilatlamak için alt tabakayı 30 dakika bu sıcaklıkta tutun. Daha sonra, alt tabakayı dakikada 30 santigrat derecede 300 santigrat dereceye soğutun ve alt tabakanın bu sıcaklıkta 10 dakika boyunca dengelenmesine izin verin.

Oksijen kısmi basıncı stabil hale geldiğinde, istenen hedefi raster ve döndürme olarak ayarlayın ve alt tabaka kapağının kapalı olduğundan emin olun. Hedefi beş hertz hızında 2.000 darbe için boşaltın. Daha sonra alt tabaka deklanşörünü açın, alt tabaka üzerinde yaklaşık 80 nanometre kalınlığında entropi stabilize edilmiş bir oksit filmi biriktirmek için lazeri altı hertz'de 10.000 kez vurun.

Biriktirme bittikten sonra, oksijen boşluklarının oluşumunu engellemek için odadaki oksijen kısmi basıncını bir torr veya 133 paskal'a yükseltin. Numuneyi dakikada 10 santigrat derecede 40 santigrat dereceye soğutun. Ardından oksijen gazı akışını kapatın ve oda basıncının dengelenmesine izin verin.

Sürgülü vanayı açın, ısıtıcıyı kaldırın ve alt tabaka plakasını yük kilidine taşımak için transfer kolunu kullanın. Sürgülü vanayı kapatın ve yük kilidini atmosfer basıncına kadar havalandırın. Harici aktarım aracını kullanarak alt tabaka plakasını çıkarın.

Numuneyi ve plakayı ayırmak için bir tıraş bıçağı kullanın. Bittiğinde gümüş boyayı ve biriken malzemeyi çıkarmak için plakayı cilalayın. Dökme seramikler olarak kobalt varyantı ve bakır varyantı entropisi stabilize edilmiş oksitlerin iki teta-omega X-ışını kırınımı, sentezlenen numunelerin ikincil fazları olmayan kaya tuzu yapısı olduğunu gösterdi.

Biriktirilen filmler, yalnızca gözlemlenen sıfır-sıfır-iki ve sıfır-sıfır-dört film tepe noktalarında gösterildiği gibi, sıfır-sıfır-bir yönelimli magnezyum oksit substratına tek kristalli ve epitaksiyeldi. Bu tepelerin etrafında Laue saçakları gözlendi, bu da filmlerin pürüzsüz arayüzlerle yüksek kristal kalitesinde olduğunu gösteriyor. Salınım periyodu, yaklaşık 80 nanometrelik bir film kalınlığı ile tutarlıydı.

X-ışını fotoelektron spektroskopisi, bileşen katyonlarının iki artı oksidasyon durumunda olduğunu ve varsa yüksek spinli olduğunu gösterdi. Bu spektrumlardan hesaplanan bileşimler, %1'den daha az hatayla nominal bileşimlerle eşleşti. Enerji dağıtıcı X-ışını spektroskopisi haritaları, nominal bileşimlerle tutarlıydı ve filmlerin kimyasal olarak homojen olduğunu gösterdi.

Atomik kuvvet mikroskobu, ince filmlerin, alt birim hücre kökü ortalama kare pürüzlülük değerleri ile beş mikrometreye beş mikrometre tarama aralığı boyunca düz olduğunu gösterdi. Düşük açılı iki teta omega XRD verileri bu pürüzlülük sayılarıyla aynı fikirdeydi. Tepeden tepeye pürüzlülük, tüm filmler için yaklaşık 3.3 angstrom idi.

Entropi stabilize oksitler, birçok arzu edilen özelliğe sahip, yeni ortaya çıkan bir çalışma alanıdır. Bu videoyu izledikten sonra, dökme ve ince film entropisi stabilize oksit malzemelerinin nasıl sentezleneceğini iyi anlamış olmalısınız. PLD, egzotik işlevleri araştırmak için yüksek kaliteli tek kristalli ince filmlerin biriktirilmesi için ideal bir yöntemdir ve bu nedenle ince film entropisi stabilize edilmiş oksitlerin çalışmasını kolaylaştırmak için en iyi tekniktir.