Radyo frekansı Magnetron GdBa2Cu3O7−δfışkırtması / La0,67Sr0,33MnO3 yarı bilayer Filmler SrTiO3 (STO) tek-kristal yüzeyler üzerinde
Summary
Burada, biz LSMO nano tanecikleri büyümek için bir protokol mevcut ve (Gd) BCO radyo frekansı (RF) tarafından tek-kristal yüzeylerde (001) SrTiO3 (STO) filmleri-SAÇTIRMA.
Abstract
Burada, kaplama ferromanyetik La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) nano tanecikleri (001) SrTiO3 (STO) tek-kristal yüzeylerde magnetron radyo frekansı (RF) SAÇTIRMA tarafından üzerinde yöntemi göstermektedir. LSMO nano tanecikleri 10 fan çapı 20 nm ve yükseklikleri 20 ve 50 nm arasında tevdi. Aynı anda (Gd)2Cu3O7−δ ((Gd) BCO) Filmler her ikisinde fabrikasyon Ba bezemesiz ve LSMO nanopartikül STO yüzeylerde SAÇTIRMA RF magnetron kullanarak dekore edilmiştir. Bu rapor Ayrıca GdBa2Cu3O7−δözelliklerini açıklar / La0,67Sr0,33MnO3 yarı bilayer filmleri yapıları (Örneğin, kristal fazı, Morfoloji kimyasal bileşimi); mıknatıslanma, Manyeto-taşıma ve süper iletken aktarma özellikleri de değerlendirildi.
Introduction
Geniş bantlı, yarı-metalik ferromagnetism, eksikler ve potansiyel için olağanüstü fırsatlar sağlayan elektronik Birleşik dolaşmış gibi benzersiz özellikler var delik katkılı manganez La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) spintronic uygulamaları1,2,3,4. Şu anda, pek çok araştırmacı için yüksek sıcaklık süper iletken (HTS) Film, girdap hareket Ba2(yeniden) Cu3O7−gibi yaşamak için LSMO benzersiz özelliklerini yararlanmak için gayret δ Filmler (REBCO, yeniden nadir – toprak elementi =)5,6,7,8,9,10,11,12. Nano dekorasyon substrat yüzeylerin ferromanyetik nano tanecikleri ile iyi tanımlanmış siteleri merkezleri beklenen yoğunluğu13,14sabitleme manyetik inducing için sağlayacaktır. Ancak, yetenek yoğunluk ve geometrisi üzerine son derece dokulu yüzeyleri, nano tanecikleri gibi tek-kristal yüzeylerde ve son derece dokulu metal yüzeyler üzerinde denetlemek için çok zordur. En sık, nano tanecikleri sentez ve metal organik ayrışma yöntemleri15kullanarak yüzeylerde boyalı ve darbeli lazer biriktirme yöntemleri16,17. Nabız lazer biriktirme yöntemleri üzerinde çeşitli yüzeylerde boyalı nano tanecikleri sağlamasına karşın, geniş alana homojen nano tanecikleri ifade fark etmek zordur. Metal organik ayrışma yöntemleri gelince, onlar nano tanecikleri geniş bir alan ifade için uygun bulunmaktadır. Ancak, nano tanecikleri olmayan tekdüze ve kolayca küçük fiziksel stres tarafından hasarlı çoğu kez.
Bu teknikler arasında RF-magnetron SAÇTIRMA pek çok avantajı vardır. SAÇTIRMA yüksek ifade oranı, düşük maliyetli ve zehirli gaz emisyon eksikliği vardır. Ayrıca, büyük ölçekli alan yüzeylerde18,19‘ a genişletmek kolaydır. Bu yöntem, tek adım La0,67Sr0,33MnO3 (LSMO) nano tanecikleri oluşumunu sağlar ve nano tanecikleri tek-kristal yüzeyler üzerinde yatırılması kolaydır. RF magnetron SAÇTIRMA geniş bir alan nano tanecikleri düzgün yüzeyler, yüzey dokusu ve yüzey pürüzlülüğü20bakılmaksızın çeşitli bir yelpazede oluşturabilirsiniz. Parçacık denetimi elde tarafından sputtering zamanını ayarlayın. Homojenliği elde edilebilir tarafından hedef-substrat mesafeyi ayarlamak. RF-magnetron SAÇTIRMA dezavantajı onun bazı oksitler21daha düşük büyüme oranıdır. Bu yaklaşımda, hedef atom (veya moleküller) hedef dışarı argon iyon tarafından tekledi ve sonra nano tanecikleri yüzeylerde buharı faz22üzerinde yatırılır. Nano tanecikleri oluşumu substrat bir tek adım23yılında ortaya çıkar. Bu yöntem teorik olarak süper iletken ince film, direnç film, yarı iletken film, ferromanyetik ince film vb ancak, bugüne kadar ferromanyetik yatırmak için protokolleri hakkında raporlar da dahil olmak üzere herhangi bir malzeme için geçerlidir nano tanecikleri çok azdır.
Burada, biz GdBa2Cu3O7−δiddaa0,67Sr0,33MnO3 yarı bilayer filmleri SrTiO3 (STO) tek-kristal yüzeyler tarafından RF magnetron SAÇTIRMA biriktirme göstermek yöntemi. Hedef malzemeleri, GdBa2Cu3O7−δ ve La0,67Sr0,33MnO3 hedef iki tür süreç içinde kullanılır. SrTiO3 (STO) tek-kristal yüzeylerde GdBa2Cu3O7−δFilmler ve GdBa2Cu3O7−δiddaa0,67Sr ile kaplı 0,33 MnO3 yarı bilayer filmler.
Bu protokol için GdBa2Cu3O7−δiddaa0,67Sr0,33MnO3 yarı bilayer filmleri STO (001) yüzeyler üzerinde SAÇTIRMA RF magnetron ile yatırılır. Hedef çapı 60 mm ve hedef ve yüzeyler arasındaki mesafe yaklaşık 10 cm. Isıtıcılar 1 cm yüzeylerde yukarıda konumlandırılmış ampuller vardır. Bu sistemde. 850 ° C en yüksek sıcaklıktır Bu sistemi 5 farklı yüzeylerde vardır. GdBa2Cu3O7−δiddaa0,67Sr0,33MnO3 yarı bilayer filmleri SAÇTIRMA RF magnetron yüzeylerde ve RF magnetron hazırlanması olan iki adımlardan oluşur sputtering işlemi. Sputtering sistem resmini artistik S1içinde gösterilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada bu yöntem LSMO ferromanyetik nano tanecikleri, SrTiO3 tekdüze dağılım (STO) tek-kristal yüzeylerde hazırlamak için kullanılabilir göstermiştir. (Gd) BCO filmler de çıplak hem de yatırılır ve Tanrı’nın ASKERLERİ’ni substrat LSMO dekore edilmiştir. Büyüme sıcaklıklar ve hedef-substrat mesafe, gibi yatırılan parametreleri uygun bir ayarlama ile bu yöntem manyetik ve manyetik olmayan parçacıklar veya katmanlar, örneğin, CeO2, YSZ (yatırılan farklı türde için ya…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Çin tarafından (No. 51502168; desteklenmiştir No.11504227) ve Shanghai Belediye doğal Bilim Vakfı (No.16ZR1413600). Yazarlar minnetle Shanghai Jiao Tong, enstrümantal analiz Merkezi üniversite ve Ma-tek analitik laboratuar yetkili teknik destek için teşekkür ederiz.
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
- Gong, J., Zheng, D., Li, D., Jin, C., Bai, H. Lattice distortion modified anisotropic magnetoresistance in epitaxial La0.67Sr0.33MnO3 thin films. Journal of Alloys and Compounds. 735, 1152-1157 (2018).
- Wang, J., Han, Z., Bai, J., Luo, B., Chen, C. Magnetoelectric coupling in oxygen deficient La0.67Sr0.33MnO3-δ/BaTiO3 composite film. Physica B: Condensed Matter. 534, 141-144 (2018).
- Duan, Z., et al. Facile fabrication of micro-patterned LSMO films with unchanged magnetic properties by photosensitive sol-gel method on LaAlO3 substrates. Ceramics International. 42 (12), 14100-14106 (2016).
- Xu, P., Huffman, T. J., Kwak, I. H., Biswas, A., Qazilbash, M. M. Temperature dependent infrared nano-imaging of La0.67Sr0.33MnO3 thin film. Journal of Physics-Condensed Matter. 30 (2), (2018).
- Bulaevskii, L. N., Chudnovsky, E. M., Maley, M. P. Magnetic pinning in superconductor-ferromagnet multilayers. Applied Physics Letters. 76 (18), 2594-2596 (2000).
- Chen, C. Z., et al. Flux pinning of stress-induced magnetic inhomogeneity in the bilayers of YBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3−δ. Journal of Applied Physics. 106 (9), 093902 (2009).
- Chen, C. Z., et al. Robust high-temperature magnetic pinning induced by proximity in YBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0.33MnO3 hybrids. Journal of Applied Physics. 109 (7), 073921 (2011).
- Huang, J., et al. Magnetic properties of (CoFe2O4)x:(CeO2)1−x vertically aligned nanocomposites and their pinning properties in YBa2Cu3O7−δ thin films. Journal of Applied Physics. 115 (12), 123902 (2014).
- Lange, M., Bael, M. J. V., Bruynseraede, Y., Moshchalkov, V. V. Nanoengineered Magnetic-Field-Induced Superconductivity. Physical Review Letters. 90 (19), 197006 (1970).
- Rakshit, R. K., Budhani, R. C., Bhuvana, T., Kulkarni, V. N., Kulkarni, G. U. Inhomogeneous vortex-state-driven enhancement of superconductivity in nanoengineered ferromagnet-superconductor heterostructures. Physical Review B. 77 (5), 052509 (2008).
- Guo, H., Ward, T. Z. Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides. Journal of Visualized Experiments. 77, e50573 (2013).
- Wang, Y., Li, Y., Liu, L., Xu, D. Improvement of flux pinning in GdBa2Cu3O7-delta thin film by nanoscale ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 pretreatment of substrate surface. Ceramics International. 44 (1), 225-230 (2018).
- Martín, J. I., Vélez, M., Nogués, J., Schuller, I. K. Flux Pinning in a Superconductor by an Array of Submicrometer Magnetic Dots. Physical Review Letters. 79 (10), 1929-1932 (1997).
- Morgan, D. J., Ketterson, J. B. Asymmetric Flux Pinning in a Regular Array of Magnetic Dipoles. Physical Review Letters. 80 (16), 3614-3617 (1998).
- Gutierrez, J., et al. Anisotropic c-axis pinning in interfacial self-assembled nanostructured trifluoracetate-YBa2Cu3O7−x films. Applied Physics Letters. 94 (17), 172513 (2009).
- Tran, D. H., et al. Enhanced critical current density in GdBa2Cu3O7-δ thin films with substrate surface decoration using Gd2O3 nanoparticles. Thin Solid Films. 526, 241-245 (2012).
- Jha, A. K., Khare, N., Pinto, R. Interface engineering using ferromagnetic nanoparticles for enhancing pinning in YBa2Cu3O7-delta thin film. Journal of Applied Physics. 110 (11), (2011).
- Casotti, D., et al. Ageing effects on electrical resistivity of Nb-doped TiO2 thin films deposited at a high rate by reactive DC magnetron sputtering. Applied Surface Science. 455, 267-275 (2018).
- Li, Y., et al. Preparation of single-phase Ti2AlN coating by magnetron sputtering with cost-efficient hot-pressed Ti-Al-N targets. Ceramics International. 44 (14), 17530-17534 (2018).
- Mahdhi, H., Djessas, K., Ben Ayadi, Z. Synthesis and characteristics of Ca-doped ZnO thin films by rf magnetron sputtering at low temperature. Materials Letters. 214, 10-14 (2018).
- Shen, H., Wei, B., Zhang, D., Qi, Z., Wang, Z. Magnetron sputtered NbN thin film electrodes for supercapacitors. Materials Letters. 229, 17-20 (2018).
- Sinnarasa, I., et al. Influence of thickness and microstructure on thermoelectric properties of Mg-doped CuCrO2 delafossite thin films deposited by RF-magnetron sputtering. Applied Surface Science. , 244-250 (2018).
- Thi-Thuy-Nga, N., Chen, Y. -. H., Chen, Z. -. M., Cheng, K. -. B., He, J. -. L. Microstructure near infrared reflectance, and surface temperature of Ti-O coated polyethylene terephthalate fabrics prepared by roll-to-roll high power impulse magnetron sputtering system. Thin Solid Films. , 1-8 (2018).
- Wang, Y., Xu, D., Li, Y., Liu, L. Texture and morphology developments of Yttria-stabilized zirconia (YSZ) buffer layer for coated conductors by RF sputtering. Surface & Coatings Technology. 232, 497-503 (2013).
- Petrisor, T., et al. Magnetic pinning effects of epitaxial LaxSr1-xMnO3 nanostructured thin films on YBa2Cu3O7-delta layers. Journal of Applied Physics. 112 (5), (2012).
