SDJ reconnaît avec gratitude le soutien de l&#39;Association américaine pour l&#39;éducation en ingénierie / Programme de bourses postdoctorales de la LNR, les discussions avec Konrad Bussmann (NRL) et Mingzhong Wu (Colorado State University) sur les propriétés magnétiques des matériaux, et Ron Holm (LNR) pour son rôle dans la conception et la mise en œuvre du système d&#39;AD de la LNR.

1. Préparation de poudre <ol><li> Tamisez yttrium fer grenat (YIG) poudre-reçu pour obtenir 100-150 g d&#39;agglomérats de taille inférieure à 53 um. </li><li> Placer la poudre tamisée dans un four à sécher pendant au moins 24 heures à une température supérieure à 300 ° C. </li></ol> 2. Préparation du substrat <ol><li> Nettoyer un substrat de la taille souhaitée, par exemple, 3 mm x 3 mm avec de l&#39;acétone puis de l&#39;isopropanol. Sécher en utilisant de l&#39;azote gazeux. </li></ol> 3. Effectuer Aérosol dépôt <ol><li> Monter l&#39;échantillon à l&#39;étape de montage de traduction. <ol><li> Placez du ruban adhésif double-face de cuivre à l&#39;étape de montage. Placez le substrat nettoyé sur la bande de cuivre. </li><li> Mesurer la distance entre le bord de la phase de montage de chaque côté de l&#39;échantillon. Notez le et dimensions échantillon position sur la feuille de l&#39;histoire de l&#39;échantillon. </li><li> Vérifiez que l&#39;étape de montage est aligné parallèle avec le corps de la moto de traductionr en mesurant la distance à partir du bord de l&#39;étage de montage sur le bord du corps de moteur avec des étriers. Chargez l&#39;échantillon dans la chambre de dépôt. </li><li> Serrer la bride pour sceller la chambre de dépôt. Fixez les 3 câbles de contrôleur D-sub 15 broches pour les moteurs de traduction. </li></ol></li><li> Chargez la poudre et fermer la chambre d&#39;aérosol. <ol><li> Retirer la poudre séchée provenant du four et le placer dans la section de fond de la chambre d&#39;aérosol. Faites glisser le filtre de colmatage-tige de fixation sur le filtre de colmatage-tige. </li><li> Placer le corps principal de la chambre d&#39;aérosol sur la section de fond de la chambre d&#39;aérosol. Laisser le filtre fixation de tige de colmatage se reposer sur la plaque d&#39;agitation que le corps principal est fixé à la partie inférieure. </li><li> Fixer le corps principal de la section inférieure. Attacher le manomètre de la chambre d&#39;aérosol de l&#39;orifice latéral sur le corps principal de la chambre d&#39;aérosol. </li><li> Fixer la section d&#39;entrée de la buse à l&#39;orifice supérieur sur le corps principal of la chambre d&#39;aérosol à l&#39;aide d&#39;une pince de QF. Soulevez le tube d&#39;entrée de la buse à l&#39;orifice d&#39;entrée sur la chambre de dépôt et de sécuriser le montage haut et en bas. </li><li> Notez les numéros d&#39;identification poudre et de chambre d&#39;aérosol sur la feuille de l&#39;histoire de l&#39;échantillon. </li></ol></li><li> Mettez la pompe primaire avec elle isolée du reste du système. Allumer la lampe d&#39;éclairage de la chambre de dépôt. Ouvrez la vanne d&#39;étranglement sur la ligne de dérivation pour commencer la pompe vers le bas de l&#39;ensemble du système. </li><li> Configuration du logiciel de surveillance de la pression à l&#39;identification dépôt de l&#39;exécution. </li><li> Exécutez le contrôleur de scène macro créateur en tapant «pitrans» dans la fenêtre de terminal de ligne de commande et entrez les informations demandées. Créer une nouvelle feuille dans le tableur de journal d&#39;exécution et d&#39;enregistrer les paramètres de dépôt et notes de configuration. </li><li> Après la pression du système a atteint environ 150-200 Torr, ouvrez légèrement la vanne libre sous. Maintenir un taux d&#39;environ 1 Torr / sec pump-down. Une fois èmee la pression a chuté en dessous de 100 Torr démarrer le logiciel de surveillance de la pression et le logiciel de commande de moteur en phase de traduction. </li><li> Une fois que la pression du système a atteint environ 1 Torr fermer les trois valves à la ligne de dérivation et ouvrir la vanne principale de pompage. Serrer la pince au capuchon supérieur sur la chambre de dépôt. </li><li> Tournez sur la pompe de la soufflerie. Ouvrez l&#39;ultra haute pureté (UHP) bouteille de gaz d&#39;azote. Surveiller la pression et enregistrer la pression de base du système (il atteint généralement 15-25 mTorr). </li><li> Régler la distance entre la buse et le substrat. La fenêtre de l&#39;interface utilisateur graphique du logiciel de commande de phase pour déplacer le substrat monté sur la buse. Abaissez le substrat jusqu&#39;à ce qu&#39;il touche la buse. Déplacer le substrat de 7,5 mm dans la direction verticale à partir de cette position. </li><li> Fermez la ligne principale de pompage et de surveiller le taux de fuite du système sur le logiciel de surveillance de la pression. Notez le taux de fuite initiale lors de la fermeture de la vanne. Si cela leak taux est inférieur à 3,33 mTorr / sec continuer, sinon commencer la vérification des fuites. Un taux de fuite typique est inférieure à 1,2 mTorr / sec. </li><li> Réglez la chambre de dépôt vanne papillon à la valeur prédéfinie de 500 Torr. Réglez la valeur de contrôleur de débit massique à 13,63 L / min (ne pas allumer). </li><li> Déplacer la platine de montage à la position de départ pour le dépôt. Chargez la macro créée à l&#39;étape 3.7 dans le logiciel du contrôleur. </li><li> Programmer le générateur de fonction pour balayer linéairement entre 135 et 145 Hz toutes les 10 sec. Mettre le générateur de fonction. Mettre le flux de gaz d&#39;azote sur. Après un compte à rebours de 3 sec démarrer la macro de contrôleur de scène. </li><li> Observer les dépôts et régler le débit d&#39;écoulement de gaz que nécessaire pour que la différence de pression à 500 ± 0,5 Torr (ou comme vous le souhaitez pour la course) pour la durée du dépôt. Remarque: La pression dans la chambre de dépôt est typiquement 0,65 torr et la pression dans la chambre de dépôt est typiquement 501 Torr. Variations incontrôlablesde la pression indique généralement que l&#39;azote UHP est compté. Une légère baisse de la pression (1-2 Torr) pendant la durée de la course est typique. Cela peut être résolu en augmentant la vitesse d&#39;écoulement de gaz. Au cours de la première passe d&#39;un film visible doit se former sur le substrat, le manque de formation de film suggère aérosolisation insuffisante de la poudre et / ou de colmatage important du filtre. </li><li> À la fin de la déposition noter exactement le temps le dépôt de l&#39;exécution. Couper le gaz d&#39;azote, le générateur de fonction, et les pompes. Ouvrez la vanne papillon de la chambre de dépôt complètement. </li><li> Ouvrez la vanne de dérivation situé sur le côté de la chambre de dépôt. Tournez le régulateur de gaz maison d&#39;azote à zéro et rediriger dans la chambre de dépôt. Fermez la vanne principale de pompage tout en augmentant lentement la pression du régulateur de gaz de la maison. </li><li> Accueil de la buse à X = 25 mm, Y = 25 mm, et Z = 25 mm, puis fermez le logiciel de commande de la platine. </li><li> Une fois que la pression dans le système a augmentédessus de 100 Torr arrêter le logiciel de surveillance de la pression. Enregistrer la totalité du gaz d&#39;azote utilisée et le temps de terminer le dépôt. Régler la pression de gaz de la maison que nécessaire jusqu&#39;à ce que le système atteint atmosphère. </li><li> Débranchez les trois câbles D-sub contrôleur scène 15 broches et desserrer le capuchon supérieur. Retirez le couvercle supérieur de la chambre de dépôt et démonter l&#39;échantillon. </li></ol> 4. Post-dépôt d&#39;inspection <ol><li> Retirer l&#39;échantillon de la phase de montage et inspecter sous un microscope. Si nécessaire, laver l&#39;échantillon dans de l&#39;isopropanol pour enlever la poudre en vrac. Effectuez les caractérisations prévues du film. </li></ol>

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	<li>Akedo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room+Temperature+Impact+Consolidation+(RTIC)+of+Fine+Ceramic+Powder+by+Aerosol+Deposition+Method+and+Applications+to+Microdevices.">Room Temperature Impact Consolidation (RTIC) of Fine Ceramic Powder by Aerosol Deposition Method and Applications to Microdevices.</a> J. of Therm. Spray tech. 17, 181 (2008).</li><li>Hahn, B. D., Park, D. -. S., Choi, J. -. J., Ryu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteoconductive+hydroxyapatite+coated+PEEK+for+spinal+fusion+surgery.">Osteoconductive hydroxyapatite coated PEEK for spinal fusion surgery.</a> Appl. Surf. Sci. 283, 6-11 (2013).</li><li>Johnson, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerosol+Deposition+of+Yttrium+Iron+Garnet+for+Fabrication+of+Ferrite-Integrated+On-Chip+Inductors.">Aerosol Deposition of Yttrium Iron Garnet for Fabrication of Ferrite-Integrated On-Chip Inductors.</a> IEEE Trans. on Magnetics. 51 (05), (2015).</li><li>Johnson, S. D., Kub, F. J., Eddy, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ZnS/Diamond+Composite+Coatings+for+Infrared+Transmission+Applications+Formed+by+the+Aerosol+Deposition+Method.">ZnS/Diamond Composite Coatings for Infrared Transmission Applications Formed by the Aerosol Deposition Method.</a> Proceedings of SPIE. 8708, 87080T-87081T (2013).</li><li>Han, G., Ryu, J., Yoon, W. -. H., Choi, J. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+electrode+and+substrate+on+the+fatigue+behavior+of+PZT+thick.">Effect of electrode and substrate on the fatigue behavior of PZT thick.</a> Ceram. Int. 38 (1), S241-S244 (2012).</li><li>Ryu, J., Baek, C. -. W., Lee, Y. -. S., Oh, N. -. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+Multiferroic+Properties+in+BiFeO3-Ba(Cu1/3Nb2/3)O-3.">Enhancement of Multiferroic Properties in BiFeO3-Ba(Cu1/3Nb2/3)O-3.</a> Film. J. Am. Ceram. Soc. 94 (2), 355-358 (2011).</li><li>Park, C. -. S., Ryu, J., Choi, J. -. J., Park, D. -. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giant+Magnetoelectric+Coefficient+in+3-2+Nanocomposite+Thick+Films.">Giant Magnetoelectric Coefficient in 3-2 Nanocomposite Thick Films.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 48 (8), 1 (2009).</li><li>Ryu, J., Park, D. -. S., Schmidt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-plane+impedance+spectroscopy+in+aerosol+deposited+NiMn2O4+negative.">In-plane impedance spectroscopy in aerosol deposited NiMn2O4 negative.</a> J. Appl. Phys. 109 (11), 112722 (2011).</li><li>Yoon, W. -. H., Ryu, J., Choi, J. -. J., Hahn, B. -. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+Thermoelectric+Properties+of+Textured+Ca3Co4O9+Thick+Film+by+Aerosol+Deposition.">Enhanced Thermoelectric Properties of Textured Ca3Co4O9 Thick Film by Aerosol Deposition.</a> J. Am. Ceram. Soc. 93 (8), 2125-2127 (2010).</li><li>Ryu, J., Kim, K. -. Y., Choi, J. -. J., Hahn, B. -. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+Dielectric+Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7+Thin+Films+on+a+Cu-Polyimide+Foil.">Flexible Dielectric Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7 Thin Films on a Cu-Polyimide Foil.</a> J. Am. Ceram. Soc. 92 (2), 524-527 (2009).</li><li>Hahn, B. -. D., Lee, J. -. M., Park, D. -. S., Choi, J. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+and+in+vitro+biological+performances+of+hydroxyapatite-carbon.">Mechanical and in vitro biological performances of hydroxyapatite-carbon.</a> Acta Biomater. 8 (8), 3205-3214 (2009).</li><li>Choi, J. -. J., Cho, K. -. S., Choi, J. -. H., Ryu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+annealing+temperature+on+solid+oxide+fuel+cells+containing+(La,Sr)+(Ga,Mg,Co)O3-&#948;+electrolyte+prepared+by+aerosol+deposition.">Effects of annealing temperature on solid oxide fuel cells containing (La,Sr) (Ga,Mg,Co)O3-&#948; electrolyte prepared by aerosol deposition.</a> Mater. Lett. 70, 44-47 (2012).</li><li>Ryu, J., Hahn, B. -. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+Photocatalytic+TiO2+Thin+Films+by+Aerosol+Deposition.">Porous Photocatalytic TiO2 Thin Films by Aerosol Deposition.</a> J. Am. Ceram. Soc. 93 (1), 55-58 (2010).</li><li>Harris, V. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+processing+and+applications+of+microwave+ferrites.">Recent advances in processing and applications of microwave ferrites.</a> J. of Magn. and Magn. Mat. 321, 2035 (2009).</li><li>Kang, Y. -. M., Ulyanov, A. N., Yoo, S. -. 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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+Affecting+Surface+Roughness+of+Al2O3+Films+Deposited+on+Cu+Substrates+by+an+Aerosol+Deposition+Method.">Factors Affecting Surface Roughness of Al2O3 Films Deposited on Cu Substrates by an Aerosol Deposition Method.</a> J. of Ceramic Proc. Research. 11, 100 (2010).</li><li>Glass, H. L., Elliott, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attainment+of+the+Intrinsic+FMR+Linewidth+in+Yttrium+Iron+Garnet+Films+Grown+by+Liquid+Phase+Epitaxy.J.">Attainment of the Intrinsic FMR Linewidth in Yttrium Iron Garnet Films Grown by Liquid Phase Epitaxy.J.</a> Cryst. Growth. 34, 285 (1976).</li></ol>

Les auteurs ont rien à révéler.

L&#39;image SEM de la figure 4 indique que la rupture et la densification important se produit au cours du processus de dépôt. L&#39;image est prise de la surface supérieure du film, qui présente un petit nombre de vides et de grains. La région observable est la dernière de la matière à déposer et donc ne bénéficie pas de la suite du processus de particules subséquentes impact et la densification comme illustré par l&#39;impact de particules 2 et 3 sur la figure 1. La densi...

Dépôt aérosol (AD) est un procédé de dépôt de couche épaisse qui peut produire des couches jusqu&#39;à plusieurs centaines de micromètres d&#39;épaisseur avec des densités supérieures à 95% de la masse 1. Le procédé de dépôt est censé se produire grâce à un processus continu de l&#39;impact, la rupture ou la déformation, l&#39;adhérence, et la densification des particules. La figure 1 illustre ce processus comme une série d&#39;étapes montrant l&#39;impact des particules et la densification au cours de plusieurs étapes. Comme représenté, les particules se déplacent vers le substrat avec une vitesse typique de 100 à 500 m / sec. Comme l&#39;impact des particules initiales avec le substrat, ils fracturent et adhèrent au substrat. Cette couche d&#39;ancrage permet l&#39;adhérence mécanique entre le substrat et la couche en vrac. Comme impacts ultérieurs se produisent les particules sous-jacents sont de plus en plus fracturé, adhéré, et plus denses. Ce processus continu de l&#39;impact, une fracture, et la densification fonctionne pour compacter le film sous-jacent et lier les crystallites et de produire un film ayant une densité atteignant plus de 95% de la matière en vrac. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/52843/52843fig1.jpg" /> Figure 1. Illustration du procédé de dépôt. Le panneau A montre trois particules se déplaçant vers le substrat à une vitesse typique de 100 à 500 m / sec. Le panneau B montre le résultat de l&#39;impact, la rupture, l&#39;adhérence et de la première particule. Les panneaux C et D montrent l&#39;impact ultérieur des deuxième et troisième particules, ce qui en outre la sous-couche compacte et lier les cristallites. Le résultat est un film avec une densité supérieure à 95% de la matière en vrac (reproduit avec la permission de Référence 19). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52843/52843fig1highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> Le principal avantage de la MA est que les dépoition se déroule entièrement à température ambiante ambiante; ce qui permet la croissance du film, par exemple, d&#39;un matériau à haute température de fusion (poudre initiale) sur un substrat de faible température de fusion. Le taux de dépôt peut être jusqu&#39;à plusieurs micromètres par minute et est réalisée à des conditions de vide modérés de 1-20 Torr dans la chambre de dépôt. Le processus montre la capacité d&#39;extrapoler à de très grandes zones de dépôt et finalement, il peut déposer de façon conforme. 2 Il ya beaucoup de systèmes de matériaux étudiés par AD pour une grande variété d&#39;utilisations, tels que des inductances 3, revêtements résistants à l&#39;abrasion 4, piézoélectriques 5, multiferroïques 6, magnétoélectriques 7 thermistances 8, films thermoélectriques 9, les diélectriques flexibles 10, les implants de tissus durs et biocéramique 11, 12, électrolytes solides et photocatalyseurs 13. Pour les applications à des appareils à micro-ondes, des films magnétiques de several centaines de micromètres d&#39;épaisseur sont nécessaires qui devraient idéalement être intégré directement dans les éléments de circuits. Un défi à la réalisation de cette intégration est le régime à haute température nécessaire pour la fabrication de films de ferrite (voir l&#39;étude de Harris et al. 14), comme grenat d&#39;yttrium et de fer (YIG). Pour cette raison AD semble être un choix naturel pour la réalisation de nouveaux progrès potentiels dans la technologie de circuit intégré magnétique. Le fonctionnement à faible coût, le taux de dépôt élevé, et la simplicité de AD a suscité l&#39;intérêt des chercheurs en Allemagne, en France, au Japon, en Corée, et maintenant aux États-Unis. Figure 2 est un dessin décrivant la configuration de base pour effectuer des dépôts d&#39;aérosols. La pression est contrôlée sur les emplacements marqués P AC, DC P et P H pour la chambre d&#39;aérosol, chambre de dépôt, et la tête de la pompe, respectivement. Le flux de gaz, commandé par le contrôleur de débit massique (MFC), pénètre dans l&#39;aérosolchambre et vaporise la poudre. La chambre de dépôt est pompé pour créer la différence de pression entre les deux chambres, ce qui provoque l&#39;écoulement de particules à travers la rectangulaire (0,4 mm x 4,8 mm) d&#39;ouverture de buse. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/52843/52843fig2.jpg" /> Figure 2. Principaux composants du système NRL ADM. La pression est contrôlée sur les emplacements marqués P AC, DC P et P H pour la chambre d&#39;aérosol, chambre de dépôt, et la tête de la pompe, respectivement. Voir le texte pour plus de détails. (Droit d&#39;auteur (2014) La Japan Society of Applied Physics, reproduit à partir de Référence 20). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52843/52843fig2highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît, cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> La taille moyenne d&#39;une particule de YIG individu dans ce travail est de 0,5 um. L&#39;effet d&#39;agglomération provoque cesles petites particules, pour former des agglomérats beaucoup plus grandes que la taille varie d&#39;environ 10 um à environ 400 um. Le contrôle de la taille et de la vitesse de distribution agglomérat est essentielle à la réalisation d&#39;un film bien formé dense. Ceci nécessite la configuration d&#39;une chambre d&#39;aérosol qui permet la sélection de la taille des particules et le flux uniforme dans la chambre de dépôt. La poudre est pré-tamisé pour éliminer tous les agglomérats plus grande que 53 um avant d&#39;être chargés dans la chambre d&#39;aérosol. La configuration de la chambre d&#39;aérosol utilisé dans ce produit est illustré sur la figure 3. De l&#39;azote gazeux pénètre par quatre buses d&#39;admission (deux sont représentées sur la figure 3) situées sur les côtés inférieurs de la chambre. Le gaz interagit avec la poudre de YIG (en vert) pour produire un aérosol constitué d&#39;une distribution de tailles de particule agglomérée de moins de 53 um. Un agitateur à la base de la chambre d&#39;aérosol constituée d&#39;une plaque en acier inoxydable est vibré de façon continue pour maintenir la poudre en mouvement dansl&#39;écoulement de gaz. Les agglomérats impact sur un filtre de 45 um, ne permettant que des agglomérats dimensionnés moins de 45 um d&#39;entrer dans l&#39;entrée de la buse. En entrant dans la buse d&#39;entrée, les agglomérats sont accélérés à une grande vitesse et éjecté dans la chambre de dépôt (non représentée) pour effectuer le dépôt. Une tige en acier inoxydable relie le fond du filtre à la base de l&#39;agitateur (non représenté) pour faciliter le colmatage de filtre. <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/52843/52843fig3.jpg" /> Figure 3. Illustration de la configuration interne de la chambre d&#39;aérosol, avec filtre, des buses d&#39;admission, et la poudre de YIG représenté. Voir le texte pour les détails. Ce rapport détaille la procédure expérimentale pour effectuer AD en utilisant le système sur-mesure décrite ci-dessus pour produire des films denses de YIG. Les résultats représentatifs pour un film épais de 11 um produite dans ce système sont présentés en utilisant scanning microscopie électronique (SEM), les profils d&#39;épaisseur, et la résonance ferromagnétique (FMR). Les résultats présentés sont pas destinés à être une étude approfondie des propriétés magnétiques ou structure de la matière du film, mais comme une démonstration des films produits par cette technique. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52843/52843fig3highres.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ferromagnetic Resonance Spectrometer</td>
			<td>www.bruker.com/</td>
			<td>9.5 GHz Spectrometer</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning Electron Microscope</td>
			<td>www.zeiss.com</td>
			<td>LEO Supra 55</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Profilometer</td>
			<td>www.kla-tencor.com/</td>
			<td>D-120</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo Microscope</td>
			<td>www.microscopes.com</td>
			<td>Omano Stereo Microscope</td>
			<td>Used for inspection directly after removal from deposition chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-sided Copper Tape</td>
			<td>www.2spi.com</td>
			<td>05085A-AB</td>
			<td>hold-down clips or other adhesives may be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrile Exam Gloves</td>
			<td>www.fishersci.com</td>
			<td>19-130-1597D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-propanol</td>
			<td>www.fishersci.com</td>
			<td>A451SK-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>www.fishersci.com</td>
			<td>A11-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yttrium Iron Garnet Powder</td>
			<td>www.trans-techinc.com/</td>
			<td>Call for Product Information</td>
			<td>Powder is custom made to order and ground to specifications</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Spoon</td>
			<td>www.fishersci.com</td>
			<td>14-429E</td>
			<td>Used for scooping and transferring powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alumina Boats</td>
			<td>www.coorstek.com/</td>
			<td>65580</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drying Furnace</td>
			<td>www.paragonweb.com</td>
			<td>KM14 ceramic furnace</td>
			<td>Furnace is connected to air during drying</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Powder Sieves</td>
			<td>www.advantechmfg.com/</td>
			<td>270SS8F</td>
			<td>A selection of mesh openings are needed to sieve from large down to target size</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra High Purity Nitrogen Gas</td>
			<td>www.praxairdirect.com</td>
			<td>NI 5.0UH-3K</td>
			<td>Used as medium for aerosol.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air Breathing Quality</td>
			<td>www.praxairdirect.com</td>
			<td>AI BR-4KN</td>
			<td>Used inside furnace during drying</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lab Balance</td>
			<td>www.balances.com/</td>
			<td>Sartorius ED224S Lab Balance</td>
			<td>Used for weighing powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sapphire Wafers</td>
			<td>www.pmoptics.com/</td>
			<td>PWSP-313211</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

formation of thick dense yttrium iron garnet films using aerosol deposition

Dépôt aérosol (AD) est un procédé de dépôt de couche épaisse qui peut produire des couches jusqu&#39;à plusieurs centaines de micromètres d&#39;épaisseur avec des densités supérieures à 95% de la masse. Le principal avantage de la MA est que le dépôt se déroule entièrement à la température ambiante; permettant ainsi à la croissance du film dans les systèmes matériels avec des températures de fusion disparates. Ce rapport décrit en détail les étapes de traitement pour la préparation de la poudre et pour effectuer AD en utilisant le système personnalisé. Résultats de caractérisation représentatifs sont présentés à partir de microscopie électronique à balayage, profilométrie, et la résonance ferromagnétique de films cultivées dans ce système. Comme un aperçu représentatif des capacités du système, l&#39;accent est donné à un échantillon produit suivant la configuration du protocole et système décrit. Les résultats indiquent que ce système peut déposer avec succès 11 um yttrium films épais de grenat de fer qui sont&gt; 90% de la densité en vrac au cours d&#39;une seule 5 min dépôt rnon. Une discussion des méthodes pour permettre un meilleur contrôle de la sélection de particules d&#39;aérosol et pour améliorer l&#39;épaisseur et des variations de rugosité du film est prévu.

Après le dépôt est terminé, les substrats revêtus sont retirés de la chambre de dépôt et contrôlés au moyen d&#39;un stéréomicroscope optique. Les échantillons sont généralement brossés et lavés avec de l&#39;isopropanol pour enlever l&#39;excédent de poudre qui est resté pendant re-pressurisation à l&#39;atmosphère. caractérisation du film a été effectué sur les résultats représentatifs présentés ici en utilisant la microscopie électronique à balayage pour évaluer la morphologie du film,...

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Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Ce rapport décrit l&#39;utilisation d&#39;un système personnalisé pour effectuer le dépôt aérosol de films épais de grenat d&#39;yttrium et de fer sur des substrats de saphir à température ambiante. Les films déposés sont caractérisés par microscopie électronique à balayage, profilométrie, et la résonance ferromagnétique de donner une vue d&#39;ensemble représentant des capacités de la technique.

Formation de plus épaisses yttrium fer grenat Films Utilisation Aérosol dépôt

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% ...

formation-thick-dense-yttrium-iron-garnet-films-using-aerosol

Research

JoVE Journal

Engineering

9.1K vues.  Naval Research Laboratory.  Ce rapport décrit l'utilisation d'un système personnalisé pour effectuer le dépôt aérosol de films épais de grenat d'yttrium et de fer sur des substrats de saphir à température ambiante. Les films déposés sont caractérisés par microscopie électronique à balayage, profilométrie, et la résonance ferromagnétique de donner une vue d'ensemble représentant des capacités de la technique. 

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Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

Fabrication de nano-oxydes conducteurs transparents conçus par ablation laser

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Recherche

Ingénierie

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can potentially contribute to the exposure of biota and humans. The diffusive gradients in thin films technique is introduced here for in-situ measurements of Pu bioavailability and speciation. A diffusion cell constructed for laboratory experiments with Pu and the newly developed protocol make it possible to simulate the environmental behavior of Pu in model solutions of various chemical compositions. Adjustment of the oxidation states to Pu(IV) and Pu(V) described in this protocol is essential in order to investigate the complex redox chemistry of plutonium in the environment. The calibration of this technique and the results obtained in the laboratory experiments enable to develop a specific DGT device for in-situ Pu measurements in freshwaters. Accelerator-based mass-spectrometry measurements of Pu accumulated by DGTs in a karst spring allowed determining the bioavailability of Pu in a mineral freshwater environment. Application of this protocol for Pu measurements using DGT devices has a large potential to improve our understanding of the speciation and the biological transfer of Pu in aquatic ecosystems.

The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) is proposed for speciation studies of plutonium. This protocol describes diffusion experiments probing the behavior of Pu(IV) and Pu(V) in presence of organic matter. DGTs deployed in a karstic spring allow assessment of the bioavailability of Pu.

Spéciation et la biodisponibilité mesures de plutonium de l&#39;environnement en utilisant la diffusion dans les couches minces

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two chalcogenide compositions are demonstrated: Ge23Sb7S70 and As40S60, which have both been studied extensively for planar mid-infrared (mid-IR) microphotonic devices. In this approach, uniform thickness films are fabricated through the use of computer numerical controlled (CNC) motion. Chalcogenide glass (ChG) is written over the substrate by a single nozzle along a serpentine path. Films were subjected to a series of heat treatments between 100 &#176;C and 200 &#176;C under vacuum to drive off residual solvent and densify the films. Based on transmission Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and surface roughness measurements, both compositions were found to be suitable for the fabrication of planar devices operating in the mid-IR region. Residual solvent removal was found to be much quicker for the As40S60 film as compared to Ge23Sb7S70. Based on the advantages of electrospray, direct printing of a gradient refractive index (GRIN) mid-IR transparent coating is envisioned, given the difference in refractive index of the two compositions in this study.

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

A method of uniform thickness solution-derived chalcogenide glass film deposition is demonstrated using computer numerical controlled motion of a single-nozzle electrospray.

Electrospray Déposition de Uniforme Épaisseur Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; Et As<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; chalcogénure verre Films

Solution-based electrospray film deposition, which is compatible with continuous, roll-to-roll processing, is applied to chalcogenide glasses. Two ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

Fabrication de Films couleur ultra-mince avec hautement absorbant Media Depot en Angle Oblique

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

An Analog Macroscopic Technique for Studying Molecular Hydrodynamic Processes in Dense Gases and Liquids

An analog, macroscopic method for studying molecular-scale hydrodynamic processes in dense gases and liquids is described. The technique applies a standard fluid dynamic diagnostic, particle image velocimetry (PIV), to measure: i) velocities of individual particles (grains), extant on short, grain-collision time-scales, ii) velocities of systems of particles, on both short collision-time- and long, continuum-flow-time-scales, iii) collective hydrodynamic modes known to exist in dense molecular fluids, and iv) short- and long-time-scale velocity autocorrelation functions, central to understanding particle-scale dynamics in strongly interacting, dense fluid systems. The basic system is composed of an imaging system, light source, vibrational sensors, vibrational system with a known media, and PIV and analysis software. Required experimental measurements and an outline of the theoretical tools needed when using the analog technique to study molecular-scale hydrodynamic processes are highlighted. The proposed technique provides a relatively straightforward alternative to photonic and neutron beam scattering methods traditionally used in molecular hydrodynamic studies.

An experimentally accessible analog method for studying molecular hydrodynamic processes in dense fluids is presented. The technique uses particle image velocimetry of vibrated, high-restitution grain piles and allows direct, macroscopic observation of dynamical processes known and predicted to exist in strongly interacting, high density gases and liquids.

Une Technique analogue macroscopique pour l’étude des processus hydrodynamiques moléculaires dans les liquides et les gaz denses

An analog, macroscopic method for studying molecular-scale hydrodynamic processes in dense gases and liquids is described. The technique applies a ...

Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal powder is injected as particles. In general, this technique is employed to either fabricate or repair different components. In this technique, the final characteristics are affected by many factors. Indeed, one of the main tasks in building components by DED is the optimization of process parameters (such as laser power, laser speed, focus, etc.) which is usually carried out through an extensive experimental investigation. However, this sort of experiment is extremely lengthy and costly. Thus, in order to accelerate the optimization process, an investigation was conducted to develop a method based on the melt pool characterizations. In fact, in these experiments, single tracks of Ti-6Al-4V were deposited by a DED process with multiple combinations of laser power and laser speed. Surface morphology and dimensions of single tracks were analyzed, and geometrical characteristics of melt pools were evaluated after polishing and etching the cross-sections. Helpful information regarding the selection of optimal process parameters can be achieved by examining the melt pool features. These experiments are being extended to characterize the larger blocks with multiple layers. Indeed, this manuscript describes how it would be possible to quickly determine the layer thickness for the massive deposition, and avoid over or under-deposition according to the calculated energy density of the optimum parameters. Apart from the over or under-deposition, time and materials saving are the other great advantages of this approach in which the deposition of multilayer components can be started without any parameter optimization in terms of layer thickness.

In this research, a rapid method based on melt pool characterization is developed to estimate the layer thickness of Ti-6Al-4V components produced by directed energy deposition.

Production de Single Tracks de Ti-6Al-4V par le dépôt d’énergie dirigée pour déterminer l’épaisseur de la couche pour les dépôts multicouches

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal ...

Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with wafer-scale uniformity and angstrom level control of thickness, the method of atomic-layer deposition was chosen. This ALD process enables high-quality, low-temperature (&#8804;150 &#176;C) growth of ultrathin films (100-1000 &#197;) of VO2. For this demonstration, the VO2 films were grown on sapphire substrates. This low temperature growth technique produces mostly amorphous VO2 films. A subsequent anneal in an ultra-high vacuum chamber with a pressure of 7x10-4 Pa of ultra-high purity (99.999%) oxygen produced oriented, polycrystalline VO2 films. The crystallinity, phase, and strain of the VO2 were determined by Raman spectroscopy and X-ray diffraction, while the stoichiometry and impurity levels were determined by X-ray photoelectron spectroscopy, and finally the morphology was determined by atomic force microscopy. These data demonstrate the high-quality of the films grown by this technique. A model was created to fit to the data for VO2 in its metallic and insulating phases in the near infrared spectral region. The permittivity and refractive index of the ALD VO2 agreed well with the other fabrication methods in its insulating phase, but showed a difference in its metallic state. Finally, the analysis of the films&#39; optical properties enabled the creation of a wavelength- and temperature-dependent model of the complex optical refractive index for developing VO2 as a tunable refractive index material.

Thin films (100-1000 &#197;) of vanadium dioxide (VO2) were created by atomic-layer deposition (ALD) on sapphire substrates. Following this, the optical properties were characterized through the metal-insulator transition of VO2. From the measured optical properties, a model was created to describe the tunable refractive index of VO2.

Dépôt de couches atomiques du dioxyde de Vanadium et un modèle optique dépend de la température

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with ...

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous studies on flowing liquid films have neglected the contributions of spatial structures of waves to the impact outcome, while this has recently been shown to have a significant influence on the drop impact dynamics. In this report, we outline a step-by-step procedure to investigate the effect of periodic inlet forcing of a flowing liquid film leading to the production of spatiotemporally regular wave structures on drop impact dynamics. A function generator in connection with a solenoid valve is used to excite these spatiotemporally regular wave structures on the film surface while the impact dynamics of uniform-sized droplets are captured using a high-speed camera. Three distinct regions are then studied; viz. the capillary wave region preceding the large wave peak, the flat film region, and the wave hump region. The effects of important dimensionless quantities such as film Reynolds, drop Weber and Ohnesorge numbers parameterized by the film flow rate, drop speed, and drop size are also examined. Our results show interesting, hitherto undiscovered dynamics brought about by this application of film inlet forcing of the flowing film for both low and high inertia drops.

A protocol to study the contributions of waves to droplet impact dynamics on flowing liquid films is presented.

Commande de film pour étudier les Contributions des ondes à gouttelettes Impact dynamique sur mince qui coule liquide Films

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented MgO substrates with N2 gas as the nitrogen source. The method for preparing the substrates and the MBE growth process are described. The orientation and crystalline order of the substrate and film surface are monitored by the reflection high energy electron diffraction (RHEED) before and during growth. The specular reflectivity of the sample surface is measured during growth with an Ar-ion laser with a wavelength of 488 nm. By fitting the time dependence of the reflectivity to a mathematical model, the refractive index, optical extinction coefficient, and growth rate of the film are determined. The metal fluxes are measured independently as a function of the effusion cell temperatures using a quartz crystal monitor. Typical growth rates are 0.028 nm/s at growth temperatures of 150 &#176;C and 330 &#176;C for Mg3N2 and Zn3N2 films, respectively.

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

This article describes the growth of epitaxial films of Mg3N2 and Zn3N2 on MgO substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy with N2 gas as the nitrogen source and optical growth monitoring.

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg 3 N 2 and Zn 3 N 2 Thin Films Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg 3 N 2 and Zn 3 N 2 Thin Films Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films Plasma-

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented ...

Procedure for the Transfer of Polymer Films Onto Porous Substrates with Minimized Defects

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support substrates. Accomplishing this transfer in a highly controlled, mechanized, and reproducible manner can eliminate the creation of macroscale defect structures (e.g., tears, cracks, and wrinkles) within the thin film that compromise device performance and the usable area per sample. Here, we describe a general protocol for the highly controlled and mechanized transfer of a polymeric thin film onto an arbitrary porous support substrate for eventual use as a water filtration membrane device. Specifically, we fabricate a block copolymer (BCP) thin film on top of a sacrificial, water-soluble poly(acrylic acid) (PAA) layer and silicon wafer substrate. We then utilize a custom-designed, 3D-printed transfer tool and drain chamber system to deposit, lift-off, and transfer the BCP thin film onto the center of a porous anodized aluminum oxide (AAO) support disc. The transferred BCP thin film is shown to be consistently placed onto the center of the support surface due to the guidance of the meniscus formed between the water and the 3D-printed plastic drain chamber. We also compare our mechanized transfer-processed thin films to those that have been transferred by hand with the use of tweezers. Optical inspection and image analysis of the transferred thin films from the mechanized process confirm that little-to-no macroscale inhomogeneities or plastic deformations are produced, as compared to the multitude of tears and wrinkles produced from manual transfer by hand. Our results suggest that the proposed strategy for thin film transfer can reduce defects when compared to other methods across many systems and applications.

We present a procedure for highly controlled and wrinkle-free transfer of block copolymer thin films onto porous support substrates using a 3D-printed drain chamber. The drain chamber design is of general relevance to all procedures involving transfer of macromolecular films onto porous substrates, which is normally done by hand in an irreproducible fashion.

Procédure pour le transfert de films polymères sur des substrats poreux avec des défauts minimisés

The fabrication of devices containing thin film composite membranes necessitates the transfer of these films onto the surfaces of arbitrary support ...