Diese Methode kann die LSMO-Nanopartikel gleichmäßig auf einem STO-Einkristallsubstrat erzeugen. Auch die GBCO-Folie kann mit der gleichen Methode in der gleichen Vakuumkammer erhalten werden. Der Hauptvorteil dieser Technologie besteht darin, dass LSMO-Nanopartikel mit einheitlicher Größe und hochwertiger supraleitender GBCO-Folie in derselben Vakuumkammer abgelagert werden können.
Diese Methode kann Einblicke in Filmabscheidungsbereich, Nanopartikelwachstumsbereich usw. geben. Es kann auch auf Metallfolienabscheidung, Metall-Nanopartikelabscheidung, et cetera angewendet werden. Diese Methode wird es Forschern ermöglichen, sich mit Vakuumgeräten vertraut zu machen und mehr über Filmwachstumstechnologie zu erfahren.
Erstens, sequenziell reinigen Strontium Titanoxid Einkristallsubstrate in Isopropanol und deionisiertem Wasser für jeweils 10 Minuten bei Raumtemperatur in einem Ultraschallbad. Dann trocknen Sie die Substrate mit Stickstoff. Dies fördert eine gleichmäßige Abdeckung des Substrats und eine gute Folienhaftung.
Montieren Sie die 001-orientierten STO-Substrate in Substrathaltern mit silberpulverleitfähigem Kleber. Laden Sie die Halter in eine Vakuumkammer. Montieren Sie ein LSMO-Ziel in einer Magnetron-Injektionspistole, und montieren Sie die Pistole wieder zusammen.
Testen Sie den Widerstand mit einem Ohmmeter, um einen Kurzschluss zwischen dem Magnetron und dem umgebenden Schild zu vermeiden. Schließen Sie dann die Vakuumkammer, und pumpen Sie nach unten. Sobald das Vakuum niedriger als ein mal 10 bis die minus vier Pascal ist, erhitzen Sie das Substrat auf 850 Grad Celsius mit einer Heizrate von 15 Grad Celsius pro Minute.
Legen Sie den Abstand des Zielsubstrats auf acht Zentimeter fest. Als nächstes stellen Sie den Massenstromregler auf 10 Standardkubikzentimeter pro Minute Sauerstoff und fünf Standard-Kubikzentimeter pro Minute Argon als Arbeitsgasstrom ein. Vor der Ablagerung das LSMO-Ziel 20 Minuten lang bei 30 Watt vorsputtern.
Um einen Kammerdruck von 25 Pascal zu erhalten, stellen Sie das molekulare Pumpenschienenventil ein. Wenn der Sofortwert größer als 25 Pascal wird, drehen Sie ihn gegen den Uhrzeigersinn. Wenn es kleiner als 25 Pascal wird, drehen Sie es im Uhrzeigersinn.
Überprüfen Sie anschließend, ob die Substrattemperatur bei 850 Grad Celsius bleibt und stabil ist. Erhöhen Sie die Leistung des Magnetrons von 30 auf 80 Watt. Nachdem das Plasma stabilisiert ist, öffnen Sie den Verschluss und legen Sie LSMO auf dem erhitzten Substrat ab.
Sobald die Abscheidung abgeschlossen ist, schließen Sie den Verschluss und schalten Sie die Stromversorgung des Magnetrons ab. Schließen Sie dann das Gasventil und schalten Sie die Heizungsleistung ab. Nach dem Abkühlen der Proben auf Raumtemperatur entlüften Sie die Kammer mit trockenem Stickstoff.
Öffnen Sie dann die Kammer, und entfernen Sie die Proben. Montieren Sie das Gasbarium-Kupfer-Sauerstoffziel in der Magnetron-Injektionspistole, und montieren Sie dann die Pistole wieder zusammen. Legen Sie die Gadolinium-Barium-Kupfer-Sauerstoff-Filme wie zuvor beschrieben, unter ähnlichen Bedingungen mit Ausnahme der Sputterzeit, die 30 Minuten betragen sollte.
Als nächstes verringern Sie die Probentemperatur auf 500 Grad Celsius. Öffnen Sie dann das Gasventil für Sauerstoff, um einen Kammerdruck von 75.000 Pascal zu geben, und halten Sie die Proben bei dieser Temperatur für eine Stunde. Nach dem Abkühlen der Proben auf Raumtemperatur entlüften Sie die Kammer mit trockenem Stickstoff.
Öffnen Sie dann die Kammer, und entfernen Sie die Proben. Das AFM-Bild eines LSMO-Nanopartikels auf STO-Substraten zeigt ein gleichmäßiges Wachstum. Die XRD-Muster von Gadolinium-Kupfer-Sauerstofffolien, die auf nicht verzierten und MIT LSMO-Nanopartikeln verzierten STO-Substraten hergestellt werden, werden hier gezeigt.
Die supraleitende Übergangstemperatur lag bei knapp 90,5 Kelvin für den Gadolinium-Barium-Kupfer-Sauerstofffilm und bei 90,3 Kelvin für die LSMO-Filme, was darauf hindeutet, dass die Nanopartikel die supraleitende Eigenschaft der Filme nicht schädigen. Im Vergleich dazu ist die Magnetisierungshysterese-Loop-Fläche viel größer, von null bis sechs tesla, bei 30, 50 und 77 Kelvin für Filme, die auf LSMO-dekorierten Substraten hergestellt werden. Der Gadolinium-Kupfer-Sauerstofffilm, der auf einem LSMO-dekorierten Substrat abgelagert wird, besitzt eine höhere kritische Stromdichte von 1,3 bis sechs Tesla bei 30 Kelvin und von null bis sechs Tesla bei 77 Kelvin.
Bei 30 Kelvin hat die verzierte Probe eine größere Pinning-Kraftdichte über 1,3 tesla. Bei 77 Kelvin bewegte sich die Dichte auf einen höheren H-Wert für die verzierte Probe. Die Winkelabhängigkeit der kritischen Stromdichte bei 3 tesla und 77 Kelvin für den LSMO-dekorierten Film zeigt eine Zunahme entlang der c-Achse, was darauf hindeutet, dass sie bei einer magnetischen Feldausrichtung parallel zur c-Achsenrichtung effektiver ist.
Diese Methode umfasst viele Schritte und Details, daher ist die visuelle Demonstration für das Verständnis und das Beherrschen dieser Methode von entscheidender Bedeutung. Nach ihrer Entwicklung ermöglicht diese Methode die Ablagerung von Oxidfolien und Nanopartikeln sowie Metallfolien und Nanopartikeln. Nach ihrer Entwicklung ermöglicht diese Methode die Ablagerung von Oxidfolien und Nanopartikeln sowie Metallfolien und Nanopartikeln.
