高周波マグネトロンスパッタ リングによる GdBa2Cu3O7−δ/チタン酸ストロンチウム3 (STO) 単結晶基板上 La0.67Sr0.33MnO3準二層フィルム
Summary
ここでは、LSMO ナノ粒子を成長するためのプロトコルを提案する、無線周波数 (RF) による単結晶基板 (001) チタン酸ストロンチウム3 (STO) (Gd) BCO 膜のスパッタします。
Abstract
ここでは、我々 はコーティング強磁性ラ0.67Sr0.33(001) チタン酸ストロンチウム3 (STO) 単結晶基板上への無線周波数 (RF) マグネトロンスパッタ法による MnO3 (LSMO) ナノ粒子のメソッドを示します。LSMO ナノ粒子径が 10 から 20 nm と 20 と 50 nm の間の高さに堆積しました。同時に (Gd)2Cu3O7−δ ((Gd) BCO) フィルムは両方で作製した Ba 装飾し、LSMO ナノ粒子は、RF マグネトロンスパッタ リング法を用いた STO 基板を飾られました。このレポートでは、GdBa2Cu3O7−δのプロパティについても説明します/ラ0.67Sr0.33MnO3準二層膜構造 (例えば、結晶相、形態、化学組成);磁化、磁気輸送と超伝導体の輸送特性を評価しました。
Introduction
ワイドバンド ギャップ、ハーフメタル強磁性、潜在的な特別な機会を提供する電子の状態を量子もつれと、ホールをドープしたマンガン酸化物 La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) が一意プロパティを持つスピントロニクス アプリケーション1,2,3,4。現在、多くの研究者は、(再) Ba2Cu3O7−など高温超伝導 (HTS) 薄膜の渦運動に生息する LSMO のユニークな特性の活用に努めています δフィルム (REBCO、RE = 希土類元素)5,6,7,8,9,10、11,12。ナノスケール強磁性ナノ粒子を基板表面の装飾は、明確に定義されたサイト誘導磁気予想される密度13,14センターを固定を提供します。しかし、単結晶基板上で高い質感の金属基板など、密度と高い質感の表面にナノ粒子の形状を制御する能力は非常に難しい。最も一般的に、ナノ粒子の合成し15有機金属分解法を用いた表面のコーティングし、パルス レーザー蒸着法16,17。パルス レーザー蒸着法は、様々 な基板上にナノ粒子複合体を提供できますが、大面積に均質なナノ粒子蒸着を実現することは困難です。有機金属分解法は大面積ナノ粒子の沈着のために適切です。しかし、ナノ粒子は、しばしば非均一な小さな物理的なストレスによって簡単に破損しています。
これらのテクニックは、RF マグネトロンスパッタ リング法多くの利点を持っています。スパッタ、低コスト、高い成膜速度と有毒ガス発生の欠如。また、簡単に大規模なエリア基板18,19拡張です。このメソッドは、シングル ステップ ラ0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) ナノ粒子の形成とナノ粒子は単結晶基板上に堆積しやすい。RF マグネトロンスパッタ法に関係なく表面の質感と表面粗さの20の基板の多様な範囲の大面積ナノ粒子が均一に作成できます。粒子制御を達成することができますスパッタ時間を調整します。均質性を達成することができますターゲット-基板間距離を調整します。RF マグネトロンスパッタ リング法の欠点は、いくつかの酸化物21のより低い成長率です。このアプローチでターゲットの原子 (あるいは分子) でアルゴン イオンによるスパッタ ターゲットから、蒸気段階22の基板上のナノ粒子の堆積し。シングル ステップ23で基板上のナノ粒子形成が発生します。この方法は理論的には、強磁性体を堆積させるためのプロトコルについてのレポートの日付にただし、超伝導薄膜抵抗膜、半導体膜、磁性薄膜等を含むすべての材料に適用可能ですナノ粒子が非常に不足しています。
ここでは、GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3準二層膜の RF マグネトロンスパッタ法によるチタン酸ストロンチウム3 (STO) 単結晶基板上への成膜を紹介します。メソッドです。プロセスで使用されるターゲット材、GdBa2Cu3O7−δとラ0.67Sr0.33MnO3ターゲットの 2 種類。GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr の GdBa2Cu3O7−δ薄膜をコーティングしたチタン酸ストロンチウム3 (STO) 単結晶基板0.33MnO3準二層膜。
このプロトコルでは STO (001) 基板上にスパッタと GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3準二層薄膜を堆積します。ターゲット直径は 60 mm とターゲットと基板間の距離は約 10 cm。ヒーターが球根 1 cm、基板上に配置します。最高温度は 850 ° C このシステム.このシステムには 5 の異なる基板があります。RF マグネトロンスパッタ GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3準二層膜は基板と RF マグネトロンスパッタの準備 2 つのステップで構成されていますスパッタ プロセス。図 S1にスパッタリング装置の写真を示します。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここで我々 は LSMO 強磁性ナノ粒子チタン酸ストロンチウム3一様分布 (STO) 単結晶基板を準備するこのメソッドを使用できますを実証しました。(Gd) BCO 映画を両方の裸でも預けられるし、STO 基板に LSMO の装飾が施されています。成長温度とターゲット-基板間距離などの蒸着パラメーターの適切な調整と、このメソッドはすべきに堆積した各種磁性と非磁性粒子やレイヤー、たとえば、…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は中国の国家自然科学基金 (第 51502168; によって支えられました。No.11504227) と上海市自然科学財団 (No.16ZR1413600)。作者は感謝して有能なテクニカル サポート機器分析センターの上海 Jiao はさみ大学、Ma-tek 社の分析ラボをありがとうございます。
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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