Radio frequenza Magnetron Sputtering di GdBa2Cu3O7−δ/ La0.67Sr0.33MnO3 quasi-bilayer film su substrati di singolo-cristallo di SrTiO3 (STO)
Summary
Qui, presentiamo un protocollo per crescere LSMO nanoparticelle e (Gd) BCO film (001) SrTiO3 (STO) singolo-cristallo substrati per radio frequenza (RF)-sputtering.
Abstract
Qui, noi dimostrare un metodo di rivestimento ferromagnetico La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) le nanoparticelle (001) SrTiO3 (STO) substrati di singolo-cristallo di radio frequenza (RF) magnetron sputtering. LSMO nanoparticelle sono state depositate con diametri da 10 a 20 nm e altezze comprese tra 20 e 50 nm. Allo stesso tempo, non decorato (Gd) Ba2Cu3O7−δ ((Gd) BCO) film furono fabbricati su entrambi e LSMO nanoparticella decorato substrati STO usando di polverizzazione del magnetron di RF. Questo rapporto descrive anche le proprietà di GdBa2Cu3O7−δ/ La0.67Sr0.33MnO3 films di doppio quasi-strato strutture (ad es., fase cristallina, morfologia composizione chimica); magnetizzazione, magneto-trasporto e superconduttori proprietà del trasporto inoltre sono stati valutati.
Introduction
La manganite drogato con foro La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) hanno proprietà uniche come banda larga lacune, metà metallici ferromagnetismo e intrigato stati elettronici, che offrono straordinarie opportunità per potenziale spintronici applicazioni1,2,3,4. Attualmente, molti ricercatori si sforzano di sfruttare le proprietà uniche di LSMO ad abitare il movimento a vortice per film di (HTS) superconduttori ad alta temperatura, come (ri) Ba2Cu3O7−δ film (REBCO, RE = rare – elemento terra)5,6,7,8,9,10,11,12. Decorazione su scala nanometrica delle superfici substrato con nanoparticelle ferromagnetiche fornirà siti ben definiti per l’induzione magnetiche pinning centri di densità previsto13,14. Tuttavia, la capacità di controllare la densità e la geometria delle nanoparticelle su superfici altamente strutturate, come ad esempio su substrati di singolo-cristallo e substrati di metallo altamente strutturati è molto difficile. Più comunemente, le nanoparticelle sono sintetizzate e rivestito su superfici usando metodi di decomposizione organica metallo15e pulsed laser deposition metodi16,17. Sebbene metodi di deposizione di impulsi laser possono fornire nanoparticelle rivestite su vari substrati, è difficile capire la deposizione di nanoparticelle omogeneo di grande area. Per quanto riguarda i metodi di decomposizione organica del metallo, sono corretto per la deposizione di ampia area delle nanoparticelle. Tuttavia, le nanoparticelle sono spesso non uniforme e facilmente danneggiabili da piccole sollecitazioni fisiche.
Tra queste tecniche, RF magnetron sputtering ha molti vantaggi. Sputtering ha un tasso di deposizione alta, basso costo e una mancanza di emissione di gas tossici. Inoltre, è facile da espandere a larga scala zona substrati18,19. Questo metodo fornisce formazione passo singolo di La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticelle e le nanoparticelle sono facili da essere depositati su substrati di singolo-cristallo. RF magnetron sputtering può creare grande area nanoparticelle uniformemente su una vasta gamma di substrati, indipendentemente dalla struttura di superficie e rugosità superficiale20. Il controllo delle particelle può essere raggiunto da regolare tempo di sputtering. Può essere raggiunto omogeneità di regolare la distanza del bersaglio-substrato. Lo svantaggio di RF magnetron sputtering è il più basso tasso di crescita per alcuni ossidi21. In questo approccio, destinazione atomi (o molecole) sono spruzzati fuori il bersaglio di ioni di argon, e quindi le nanoparticelle sono depositate su substrati in fase vapore22. Formazione di nanoparticelle si verifica sul substrato in un unico passaggio23. Questo metodo è teoricamente applicabile a materiali compresi film sottile superconduttori, resistenza pellicola, pellicola di semiconduttore, film sottile ferromagnetico ecc. tuttavia, ad oggi, report sui protocolli per depositare ferromagnetici le nanoparticelle sono molto scarse.
Qui, dimostriamo la deposizione di GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3 doppio quasi-strato film su substrati di SrTiO3 (STO) singolo-cristallo di RF magnetron sputtering Metodo. Nel processo vengono utilizzati due tipi di materiali bersaglio, GdBa2Cu3O7−δ e La0.67Sr0.33MnO3 target. Substrati di singolo-cristallo di SrTiO3 (STO) sono stati rivestiti con GdBa2Cu3O7−δfilms e GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr 0,33 MnO3 film di quasi-doppio strato.
In questo protocollo, GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3 doppio quasi-strato film sono depositati con magnetron RF sputtering su substrati STO (001). Il diametro di destinazione è di 60 mm e la distanza tra l’obiettivo e substrati è circa 10 cm. I riscaldatori sono lampadine posizionate 1 cm sopra i substrati. La temperatura massima è di 850° C in questo sistema. Ci sono 5 differenti substrati in questo sistema. GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3 doppio quasi-strato film di polverizzazione del magnetron di RF è costituito da due passaggi, che sono la preparazione di substrati e il magnetron di RF processo per sputtering. Un’immagine del sistema “sputtering” è mostrata nella Figura S1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Qui abbiamo dimostrato che questo metodo può essere utilizzato per preparare nanoparticelle ferromagnetiche LSMO della distribuzione uniforme su SrTiO3 substrati singolo-cristallo (STO). Le pellicole (Gd) BCO anche possono essere depositate su entrambi nudi e LSMO decorate substrato STO. Con un appropriato adeguamento dei parametri depositati, come temperature di crescita e distanza bersaglio-substrato, questo metodo dovrebbe essere utile per depositato diversi tipi di magnetici e non magnetici particelle o s…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato dal National Natural Science Foundation della Cina (n. 51502168; No.11504227) e la Shanghai Municipal Natural Science Foundation (No.16ZR1413600). Gli autori ringraziano con gratitudine il centro di analisi strumentale di Shanghai Jiao Tong University e Ma-tek analitiche di laboratorio per l’assistenza tecnica competente.
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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