Radiofrequenz das Magnetron-Sputtern GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme auf SrTiO3 (STO) Einkristall Substraten
Summary
Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zur LSMO Nanopartikeln wachsen und (Gd) BCO Filme auf (001) SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate durch Radiofrequenz (RF)-Sputtern.
Abstract
Hier zeigen wir ein Verfahren zur Beschichtung ferromagnetischen La0,67Sr0,33MnO-3 (LSMO)-Nanopartikeln auf (001) SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate durch Radiofrequenz (RF) das Magnetron-Sputtern. LSMO Nanopartikel wurden mit Durchmessern von 10 bis 20 nm und Höhen zwischen 20 und 50 nm abgelagert. Zur gleichen Zeit (Gd) Ba2Cu3O7−δ ((Gd) BCO) Filme auf beiden fabriziert wurden ungeschmückt und LSMO Nanopartikel dekoriert STO Substrate mit RF-Magnetron-Sputtern. Dieser Bericht beschreibt auch die Eigenschaften der GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme Strukturen (z. B. kristalline Phase, Morphologie chemische Zusammensetzung); Magnetisierung, Magneto-Transport und supraleitende Transporteigenschaften wurden auch ausgewertet.
Introduction
Die Loch-dotierten Manganite La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) haben einzigartige Eigenschaften, wie z. B. Breitband-Lücken, Hälfte-metallische Ferromagnetismus und verstrickt elektronische Staaten, die außergewöhnliche Möglichkeiten für Potenzial bieten Spintronik Anwendungen1,2,3,4. Derzeit versuchen viele Forscher zu nutzen die einzigartigen Eigenschaften des LSMO Wirbel Bewegung für Hochtemperatur supraleitenden (HTS) Filme, wie z. B. (RE) Ba2Cu3O7−bewohnen δ Filme (REBCO, RE = Rare – Erdelement)5,6,7,8,9,10,11,12. Nano Dekoration der Substratoberflächen mit ferromagnetische Nanopartikel bieten gut definierten Sites zur Induktion magnetischer pinning-Zentren der erwarteten Dichte13,14. Die Fähigkeit, die Dichte und die Geometrie der Nanopartikel auf stark strukturierte Oberflächen, wie z. B. auf Einkristall Substrate und stark strukturierte Metallsubstrate Steuern ist jedoch sehr schwierig. Am häufigsten Nanopartikel synthetisiert und auf Oberflächen, die mit Metall organische Zersetzung Methoden15beschichtet und pulsed Laser Deposition Methoden16,17. Obwohl Puls Laser Deposition Methoden Nanoteilchen beschichtet auf verschiedenen Substraten liefern können, ist es schwierig, große Fläche homogen Nanopartikel Ablagerung zu realisieren. Metall organische Zersetzung Methoden sind für großflächige Abscheidung von Nanopartikeln. Die Nanopartikel sind jedoch oft nicht gleichmäßig und leicht beschädigt durch kleinen körperlichen Belastungen.
Unter diesen Techniken hat RF-Magnetron-Sputtern viele Vorteile. Sputtern hat eine hohe Abschmelzleistung, niedrige Kosten, und ein Mangel an giftigen Emissionen. Außerdem ist es einfach erweiterbar auf groß angelegte Bereich Substrate18,19. Diese Methode bietet Einzelschritt Bildung von La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) Nanopartikel und Nanopartikel lassen sich leicht auf-Einkristall Substrate abgeschieden werden. RF Magnetron-Sputtern kann großflächige Nanopartikel gleichmäßig auf den unterschiedlichsten Untergründen, unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit der Oberfläche20erstellen. Die Partikel Kontrolle erreicht werden durch Sputtern Zeit einstellen. Homogenität erreicht werden durch Ziel-Substrat Abstand einstellen. Der Nachteil der RF-Magnetron-Sputtern ist die niedrigere Wachstumsrate für einige Oxide21. Bei diesem Ansatz Ziel Atome (oder Moleküle) sind aus dem Ziel durch Argon-Ionen zerstäubt und dann Nanopartikel auf Substraten in der Dampf-Phase22hinterlegt sind. Nanopartikel-Bildung erfolgt auf dem Substrat in einem einzigen Schritt23. Diese Methode gilt für alle Materialien wie supraleitende Dünnschicht, Widerstand Film, Halbleiter-Film, ferromagnetischen Dünnschicht etc. jedoch bis dato Berichte über Protokolle für die Hinterlegung ferromagnetischen theoretisch Nanopartikel sind sehr selten.
Hier zeigen wir die Ablagerung von GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme auf SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate durch RF Magnetron-Sputtern Methode. Dabei werden zwei Arten von Targetmaterialien, GdBa2Cu3O7−δ und La0,67Sr0,33MnO3 Ziel verwendet. SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate wurden mit GdBa2Cu3O7−δFilme und GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr beschichtet. 0,33 MnO3 quasi-Bilayer Filme.
In diesem Protokoll sind GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme mit RF-Magnetron-Sputtern auf STO (001) Substraten hinterlegt. Der Ziel-Durchmesser beträgt 60 mm und der Abstand zwischen dem Ziel und Substrate ist ca. 10 cm. Die Heizungen sind Birnen 1 cm oberhalb der Substrate zu positionieren. Die Höchsttemperatur liegt 850° C in diesem System. In diesem System gibt es 5 verschiedene Substrate. RF-Magnetron Sputtern GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 quasi-Bilayer Filme besteht aus zwei Schritten, die der Vorbereitung der Substrate und die RF-magnetron Sputterprozess. Ein Bild von der Sputteranlage zeigt Abbildung S1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier haben wir gezeigt, dass diese Methode zur LSMO-ferromagnetische Nanopartikel gleichmäßige Verteilung auf SrTiO3 (STO)-Einkristall Substrate vorzubereiten. (Gd) BCO Filme können auch auf beiden nackten abgeschieden werden und LSMO dekoriert STO Substrat. Mit einer entsprechenden Anpassung hinterlegten Parameter, z. B. Wachstum Temperaturen und Ziel-Substrat Distanz sollte diese Methode für hinterlegte verschiedene magnetische und nichtmagnetische Partikel oder Schichten, z. B. CeO2, YSZ (nü…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde unterstützt durch die National Natural Science Foundation of China (Nr. 51502168; No.11504227) und der Shanghai Municipal Natural Science Foundation (No.16ZR1413600). Die Autoren danken dankbar die instrumentale Analyse Center von Shanghai Jiao Tong Universität und Ma-Tek analytische-Labor für kompetente technische Unterstützung.
Materials
| 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 |
References
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