Rádio frequência Magnetron Sputtering do GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO BICAMADA de quase3 filmes em substratos de único-cristal SrTiO3 (STO)
Summary
Aqui, apresentamos um protocolo para crescer LSMO nanopartículas e (Gd) BCO filmes em (001) SrTiO3 (STO) único-cristal substratos por rádio frequência (RF)-sputtering.
Abstract
Aqui, vamos demonstrar um método de revestimento ferromagnéticos La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) de nanopartículas (001) SrTiO3 (STO) substratos de único-cristal por rádio frequência (RF) magnetron sputtering. LSMO nanopartículas foram depositadas com diâmetros de 10 a 20 nm e alturas entre 20 e 50 nm. Ao mesmo tempo, não decorados (Gd) Ba2Cu3O7−δ ((Gd) BCO) filmes foram fabricadas em ambos e nanopartículas LSMO decorados usando sputtering do magnétron RF de substratos de STO. Este relatório também descreve as propriedades do GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO3 filmes de BICAMADA quasi estruturas (por exemplo, fase cristalina, morfologia composição química); magnetização, magneto-transporte e propriedades supercondutoras de transporte também foram avaliadas.
Introduction
A manganita dopado com buraco La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) tem propriedades únicas, tais como banda larga lacunas, metade-metálicos ferromagnetismo e emaranhados Estados eletrônicos, que oferecem oportunidades extraordinárias para potencial spintrônica aplicações1,2,3,4. Atualmente, muitos pesquisadores estão se esforçando para aproveitar as propriedades únicas do LSMO a habitar o movimento de vórtice para filmes supercondutores de alta temperatura (HTS), tais como (RE) Ba2Cu3O7−δ filmes (petróleo, RE = elemento de terra – raras)5,6,7,8,9,10,11,12. Nanoescala decoração das superfícies com nanopartículas ferromagnéticas substrato irá fornecer sites bem definidos para indução magnéticas de fixação centros de densidade esperada13,14. No entanto, a capacidade de controlar a densidade e a geometria das nanopartículas em superfícies altamente texturizadas, como substratos do único-cristal e altamente texturizados substratos metálicos é muito difícil. Mais comumente, nanopartículas são sintetizadas revestido em superfícies usando métodos de decomposição orgânica metal15e pulsada do laser deposição métodos16,17. Embora métodos de deposição do pulso do laser podem fornecer nanopartículas revestidas em vários substratos, é difícil perceber a deposição de nanopartículas homogênea de grande área. Quanto aos métodos de decomposição biológica de metal, eles são adequados para a deposição de grande área de nanopartículas. No entanto, as nanopartículas são frequentemente não-uniforme e facilmente danificadas por pequenas tensões físicas.
Entre estas técnicas, RF-magnetron sputtering tem muitas vantagens. Pulverização catódica tem uma taxa de deposição elevada, baixo custo e a falta de emissão de gases tóxicos. Além disso, é fácil de expandir a área de grande escala a substratos18,19. Este método fornece formação de etapa única de La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) nanopartículas e as nanopartículas são fáceis de ser depositados sobre substratos do único-cristal. RF magnetron sputtering pode criar grande área nanopartículas uniformemente em uma variada gama de substratos, independentemente da textura da superfície e aspereza de superfície20. O controle de partículas pode ser alcançado por ajustar o tempo de pulverização catódica. Homogeneidade pode ser alcançada por ajustar a distância do alvo-substrato. A desvantagem de RF-magnetron sputtering é sua baixa taxa de crescimento para alguns óxidos21. Nesta abordagem, os átomos do alvo (ou moléculas) são atomizadas fora o alvo por íon argônio, e então nanopartículas são depositadas sobre substratos no vapor fase22. Ocorre a formação de nanopartículas sobre o substrato em um único passo23. Este método é teoricamente aplicável a quaisquer materiais, incluindo supercondutores de película fina película de resistência, filme de semicondutores, ferromagnética fina película etc. no entanto, até à data, relatórios sobre protocolos para depositar ferromagnéticos nanopartículas são muito escassas.
Aqui, demonstramos a deposição de GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 quasi BICAMADA filmes em substratos de único-cristal SrTiO3 (STO) por RF magnetron sputtering método. Dois tipos de materiais de alvo, GdBa2Cu3O7−δ e La0,67Sr0,33MnO3 alvo são utilizados no processo. Substratos de único-cristal SrTiO3 (STO) foram revestidos com GdBa2Cu3O7−δfilmes e GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr 0,33 Filmes de BICAMADA quasi3 MnO.
Neste protocolo, GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 quasi BICAMADA filmes são depositados junto do magnétron RF pulverização catódica em substratos STO (001). O diâmetro do alvo é 60 mm e a distância entre o alvo e substratos é cerca de 10 cm. Os aquecedores são bulbos posicionados a 1 cm acima os substratos. A temperatura máxima é de 850° C neste sistema de. Existem 5 diferentes substratos neste sistema. Sputtering GdBa2Cu3O7−δ/La0,67Sr0,33MnO3 quasi BICAMADA filmes do magnétron de RF consiste em duas etapas, que são a preparação de substratos e do magnétron RF processo de pulverização catódica. Uma imagem do sistema de pulverização catódica é mostrada na Figura S1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Aqui nós demonstramos que esse método pode ser usado para preparar LSMO nanopartículas ferromagnéticas de distribuição uniforme na SrTiO3 substratos do único-cristal (STO). Os filmes (Gd) BCO também podem ser depositados em ambos nus e LSMO decorados substrato STO. Com um ajustamento adequado dos parâmetros depositados, como temperaturas de crescimento e distância do alvo-substrato, este método deve ser útil para depositados diferentes tipos de magnéticos e não magnéticos partículas ou camadas,…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de ciências naturais da China (n. º 51502168; No.11504227) e a Fundação Municipal de ciências naturais de Shanghai (No.16ZR1413600). Os autores com gratidão agradecer o centro de análise Instrumental de Shanghai Jiao Tong University e Ma-tek laboratório analítico para obter assistência técnica 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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