SDJは感謝の彼の部分のための工学教育/ NRLポストドクトラルフェローシッププログラム、材料の磁気特性にコンラートBUSSMANN（NRL）とMingzhongウー（コロラド州立大学）と協議し、ロン·ホルム（NRL）のためのアメリカ協会のサポートを認めNRLのADシステムの設計と実装。

1.パウダー準備<ol><li>ふるいのように受信したイットリウム鉄ガーネット（YIG）凝集体100〜150 gを得た粉末は、53ミクロン未満の大きさ。 </li><li> 300℃より高い温度で少なくとも24時間乾燥させるために炉にふるい分けした粉末を配置します。 </li></ol> 2.基板の準備<ol><li>所望のサイズの基板を洗浄、イソプロパノール、次にアセトンを用いて例えば 3ミリメートル×3ミリメートル。窒素ガスを用いたドライ。 </li></ol>エアロゾルデポジション法を実行3. <ol><li>翻訳装着ステージにサンプルをマウントします。 <ol><li>マウントステージに両面銅テープを配置します。銅テープに洗浄された基板を配置します。 </li><li>サンプルの各端に取り付け、ステージの端からの距離を測定します。サンプル履歴シートの寸法およびサンプルの位置を記録します。 </li><li>載置台は、翻訳モトの本体と平行に整列されていることを確認キャリパーとモータ本体の端に取り付け、ステージの端からの距離を測定することにより、R。堆積チャンバ内にサンプルをロードします。 </li><li>堆積チャンバをシールするフランジをクランプ。翻訳モータ用3 15ピンDサブコントローラのケーブルを接続します。 </li></ol></li><li>粉末をロードし、エアロゾル室をクローズアップ。 <ol><li>炉から乾燥した粉末を除去し、エアロゾル室の底部に配置します。フィルタード詰まりロッドにフィルタデ詰まりロッドアタッチメントをスライドさせます。 </li><li>エアロゾル室の底部にエアロゾル室の本体を置きます。本体底部に取り付けられているように、フィルタデ詰まりロッドアタッチメントは、攪拌プレート上に載置することができます。 </li><li>底部に本体を固定します。エアロゾル室の本体側ポートにエアロゾル室の圧力計を取り付けます。 </li><li>本体O上の上部ポートにノズル入口部をクランプQFクランプを使用してエアロゾル室F。堆積チャンバの入口ポートにノズル導入管を上げ、上部と下部の金具を固定します。 </li><li>サンプル履歴シートの粉末とエアロゾル室識別番号を記録します。 </li></ol></li><li>それはシステムの残りの部分から分離されたと粗引きポンプをオンにします。堆積室の照明ランプをオンにします。システム全体のポンプダウンを開始するバイパスライン上の狭窄弁を開きます。 </li><li>セットアップの堆積作業識別と圧力の監視ソフトウェア。 </li><li>コマンド·ライン·ターミナル·ウィンドウで「pitrans」を入力して、ステージコントローラマクロ作成者を実行し、必要な情報を入力します。実行ログのスプレッドシートに新しいシートを作成し、堆積パラメータ、セットアップメモを記録。 </li><li>システム圧力は約150〜200トルに達した後、わずかにunconstricted弁を開きます。約1トール/秒のポンプダウン速度を維持。第一回電子圧力は、圧力監視ソフトウェアと並進ステージモータコントローラソフトウェアを起動100トール未満に低下しました。 </li><li>システム圧力に達した後、約1トルは、バイパスラインにすべての3つのバルブを閉じ、主ポンプのバルブを開きます。堆積チャンバーのトップキャップにクランプを締めます。 </li><li>ブロワーポンプをオンにします。超高純度（UHP）窒素ガスボンベを開きます。圧力を監視し、システムのベース圧力を記録する（これは、一般的に15〜25トルに達します）。 </li><li>ノズルと基板との間の距離を設定します。ノズルを介して実装基板を移動するために、ステージコントローラソフトウェアのグラフィカルユーザインタフェース画面を使用してください。それに接触ノズルまで基板を下げます。この位置からの垂直方向の基板7.5ミリメートルを移動します。 </li><li>主ポンプラインを閉じ、圧力監視ソフトウェアのシステムの漏れ率を監視します。バルブを遮断時の初期リークレートに注意してください。このLEA場合K率は、そうでなければ漏れをチェックを開始未満3.33トル/秒継続しています。典型的な漏れ率が1.2未満ミリトール/秒です。 </li><li> 500トールプリセット値に堆積チャンバのバタフライバルブを設定します。 13.63リットル/分（でそれを有効にしない）にマスフローコントローラ値を設定します。 </li><li>堆積のための開始位置に取り付け、ステージを移動します。コントローラソフトウェアにステップ3.7で作成したマクロをロードします。 </li><li> 135と145 Hzの間で直線的に10秒ごとに掃引するプログラム関数発生器。上の関数発生器をオンにします。窒素ガスの流れをオンにします。 3秒のカウントダウン後にステージコントローラマクロを起動します。 </li><li>堆積を監視し、500±0.5トルの圧力差を維持するために必要なガス流量を調整する（または実行のために所望されるように）堆積の期間。 注：堆積チャンバーの圧力は、典型的には、0.65トールであり、堆積チャンバー内の圧力は、典型的には、501トルです。制御不能な変動圧力で通常UHP窒素が不足していることを示しています。ランの期間にわたって圧力のわずかな低下（1-2トル）が代表的です。これは、ガス流量を増加させることによって改善することができます。初期時には目に見えるフィルムを基板上に形成すべきである通り、膜形成の欠如は、粉末および/または重大なフィルタの目詰まりの不十分なエアロゾル化を示唆しています。 </li><li>堆積の終了時に正確な堆積の実行時間に注意してください。窒素ガス、関数発生器、およびポンプを遮断します。完全に堆積チャンバのバタフライバルブを開きます。 </li><li>堆積チャンバの側に位置するバイパスバルブを開きます。ゼロに家の窒素ガスレギュレータをオンにして、堆積チャンバ内にそれをリダイレクトします。ゆっくりと家のガスレギュレータ圧を増加させながら主ポンプのバルブを閉じてください。 </li><li>ホームは、X = 25ミリメートル、Y = 25ミリメートル、およびZ = 25ミリメートルのノズルは、その後、ステージコントローラソフトウェアを閉じます。 </li><li>システム内の圧力が上昇した後は100の上トルは、圧力監視ソフトウェアを停止します。堆積を完了するために使用され、時間の総窒素ガスを記録します。システムが大気に到達するまで、必要に応じて家のガス圧を調整します。 </li><li> 3 15ピンDサブステージコントローラのケーブルを抜いて、トップキャップをアンクランプ。堆積室からトップキャップを外し、サンプルをアンマウントします。 </li></ol> 4.堆積後の検査<ol><li>実装段階からサンプルを取り出して、顕微鏡下でそれを点検。必要に応じて、ルースパウダーを除去するためにイソプロパノールでサンプルを洗浄します。フィルムの計画の特徴付けを行います。 </li></ol>

<ol>
	<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. -. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FMR+linewidths+of+YIG+films+fabricated+by+ex+situ+post-annealing+of+amorphous+films+deposited+by+rf+magnetron+sputtering.">FMR linewidths of YIG films fabricated by ex situ post-annealing of amorphous films deposited by rf magnetron sputtering.</a> Phys. Stat. Sol. (a). 204 (3), 763-767 (2007).</li><li>Popova, E., 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=Perpendicular+magnetic+anisotropy+in+ultrathin+yttrium+iron+garnet+films+prepared+by+pulsed+laser+deposition+technique).">Perpendicular magnetic anisotropy in ultrathin yttrium iron garnet films prepared by pulsed laser deposition technique).</a> J. of Vac. Sci. Techn. A. 19 (5), 2567-2570 (2001).</li><li>Sun, Y., 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=Growth+and+ferromagnetic+resonance+properties+of+nanometer-thick+yttrium.">Growth and ferromagnetic resonance properties of nanometer-thick yttrium.</a> Appl. Phys. Lett. 101 (15), 082405 (2012).</li><li>Kalarickal, S. S., Krivosik, P., Das, J., Kim, K. S., Patton, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+damping+in+polycrystalline+Fe-Ti-N+films:+Physical+mechanisms+and+correlations+with+composition+and+structure.">Microwave damping in polycrystalline Fe-Ti-N films: Physical mechanisms and correlations with composition and structure.</a> Phys. Rev. B. 77, 054427 (2008).</li><li>Johnson, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+Ferrite-Integrated+On-Chip+Inductors+Using+Aerosol+Deposition.">Advances in Ferrite-Integrated On-Chip Inductors Using Aerosol Deposition.</a> Magnetics Business &amp; Technology Magazine. 10, (2014).</li><li>Johnson, S. D., Glaser, E. R., Cheng, S. -. F., Kub, F., Eddy Jr, ., R, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+As-Deposited+and+Sintered+Yttrium+Iron+Garnet+Thick+Films+Formed+by+Aerosol.">Characterization of As-Deposited and Sintered Yttrium Iron Garnet Thick Films Formed by Aerosol.</a> Appl. Phys. Express. 7, 035501 (2014).</li><li>Lee, D. -. W., Nam, S. -. 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>

著者らは、開示することは何もありません。

図4のSEM画像は、有意な骨折および高密度化は、堆積プロセス中に発生していることを示しています。画像は、空隙と粒子の少数を示す膜の上面から取り出されます。観察可能な領域が堆積し、したがって、粒子2と図1の3からの衝撃によって示されるように、その後の粒子のさらなる衝撃や高密度化プロセスの恩恵を受けない材料の最後のものである。膜密度サンプ?...

エアロゾルデポジション法（AD）は、バルク1の95％より大きい密度を有する厚さの数百マイクロメートルまでの層を生成することができる厚膜堆積プロセスです。堆積プロセスは、接着、衝撃、骨折または変形の継続的なプロセスによって起こると考えられ、粒子の緻密化されている。 図1は、いくつかの工程で、粒子衝撃および緻密化を示す一連のステップとして、このプロセスを示しています。図に示すように、粒子100〜500メートル/秒の典型的な速度で基板に向かって移動します。彼らは破壊し、基板に付着する基板と初期粒子への影響など。このアンカー層を基板とバルクフィルムとの間の機械的接着性を提供します。その後の影響が発生すると、基礎となる粒子が付着し、ますます骨折、さらに緻密化されています。継続的な影響、破壊、および高密度化のこのプロセスは、下地膜を圧縮してCRYSを接合するために動作しますtallitesとバルク材料の95％以上に達する密度を有するフィルムを製造します。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/52843/52843fig1.jpg" /> 堆積プロセスの図1イラスト。パネルA 100〜500メートル/秒の典型的な速度で基板に向かって移動する3粒子を示します。パネルBは、衝撃、破砕、及び第一の粒子の接着の結果を示します。パネルC及びDは、第2および第3の粒子のその後の影響、さらにコンパクトな下地膜を示し、微結晶を結合します。結果は（文献19から許可を得て複製）バルク材料の95％よりも高い密度を有する膜である。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52843/52843fig1highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> ADの主な利点はdeposということですitionは、周囲室温で完全に行われます。これにより、低溶融温度基板上に高融点温度材料（原料粉末）を、例えば、膜成長を可能にします。堆積速度は、毎分数マイクロメートルまでとすることができ、堆積チャンバ内1-20トルの中程度の真空状態で行われます。プロセスは、非常に大きな堆積領域まで拡大し、最終的には、それがコンフォーマルに堆積することができる能力を示しています。2 このようなインダクタ3、耐摩耗性コーティング4、圧電体5、マルチフェロイックス6、magnetoelectrics 7サーミスタ8、熱電膜9、柔軟な誘電体10、硬組織のインプラントおよびバイオセラミックスなどの種々の用途のためのADによって研究の多くの材料系があり、 11、固体電解質12、および光触媒13。マイクロ波デバイスへの応用、Severaのの磁性膜のための厚さがマイクロメートルのL数百人は、理想的には、回路基板の要素に直接統合されることを必要としています。この統合を実現するための一つの課題は、フェライト膜を製造するために必要な高温度領域であるイットリウム鉄ガーネット（YIG）として、（ハリスら 14でレビューを参照してください）。このような理由から、ADは、磁気集積回路技術の潜在的な新しい進歩を実現するための自​​然な選択であるように思われます。低コストオペレーション、高い堆積速度、およびADのシンプルさは、ドイツ、フランス、日本、韓国の研究者が関心に拍車をかけ、現在は米国でいます。 図2は、エアロゾルデポジション法を実行するための基本的なセットアップを概説する図です。圧力は、それぞれ、エアゾール容器、堆積チャンバと、ポンプヘッドにP AC、P DC、およびP Hとなった場所で監視されます。マスフローコントローラ（MFC）によって制御されるガス流は、エアロゾルに入りますチャンバと粉末をエアロゾル化。堆積チャンバは、矩形（0.6ミリメートル×4.8ミリメートル）のノズル開口部を通って粒子の流れを引き起こし、二つの室の間の圧力差を生成するためにポンピングされます。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/52843/52843fig2.jpg" /> 図NRL ADMシステム2.メインコンポーネント。圧力はP AC、P DC、およびP Hは 、それぞれ、エアゾール容器、堆積チャンバと、ポンプヘッドのための位置にマーク監視されます。詳細は本文を参照してください。 （著作権（2014）応用物理学会は、リファレンス20から再生）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52843/52843fig2highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</a> この作品の個々のYIG粒子の平均サイズは0.5μmです。凝集の効果は、これらの原因となります小さな粒子は、約10ミクロンから約400ミクロンのサイズの範囲で非常に大きな凝集体を形成します。凝集体サイズおよび送達速度の制御は、緻密な、よく形成されたフィルムを達成するために不可欠です。これは、堆積チャンバ内にサイズ選択し、均一な粒子束を可能にするエアロゾル室の構成を必要とします。粉末は、従来のエアロゾル室にロードされると53ミクロンよりも大きい任意の凝集物を除去するために事前にふるいにかけます。この作業で使用されるエアロゾル室構成は、図3に示されている。窒素ガスは、チャンバの底部側に位置する4つの入口ノズル（二は、 図3に示されている）を介して入ります。ガスは53ミクロン未満の凝集粒子径の分布からなるエアロゾルを生成するために（緑で表示）YIG粉末と相互作用します。ステンレス鋼板製エアゾール容器の基部には、攪拌機に移動粉末を維持するために継続的に振動させますガス流量。凝集体は、凝集体がノズル入口に入るために45μm未満のサイズのことができ、45μmのフィルターに影響を与えます。ノズルに入る際に凝集体を入口大きな速度まで加速し、蒸着を行うために、堆積チャンバ（図示せず）に排出されます。ステンレス鋼ロッドは、デ詰まりフィルタを補助するために（図示せず）攪拌機のベースにフィルタの底部を接続します。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/52843/52843fig3.jpg" /> フィルタ、入口ノズルと、YIG粉末示すと内部エアロゾル室の構成図3.イラスト。詳細は本文を参照してください。 このレポートでは、YIGの緻密なフィルムを製造するために、上記のカスタムビルドシステムを使用してADを実行するための実験手順について詳しく説明します。このシステムで生産さ11ミクロンの厚さのフィルムのための代表的な結果をscanninを使用して提示されていますG型電子顕微鏡（SEM）、厚さプロファイル、強磁性共鳴（FMR）。提示された結果は、磁気特性や膜の材料構造の詳細な研究であることを意図したものではなく、この技術によって製造されたフィルムのデモンストレーションとして。されていない<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52843/52843fig3highres.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。</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

エアロゾルデポジション法（AD）は、バルクの95％より大きい密度を有する厚さの数百マイクロメートルまでの層を生成することができる厚膜堆積プロセスです。 ADの主な利点は、堆積が完全に周囲温度で行われることです。これにより、異なる融解温度を有する材料系で膜成長を可能にします。このレポートでは、詳細に粉末の製造および特注のシステムを使用して広告を行うための処理手順を説明します。代表的な特徴付けの結果は、この系で成長した膜のための電子顕微鏡、プロフィロメトリー、強磁性共鳴の走査から提示されます。システムの能力の代表概要として、フォーカスが記載されたプロトコルとシステムのセットアップ、次の生成されたサンプルに与えられます。結果は、このシステムが正常に単一の5分間の蒸着R中嵩密度の&gt; 90％である11マイクロメートル厚のイットリウム鉄ガーネット膜を堆積することができることを示していますアン。膜中の改善された厚さと粗さのばらつきのために、エアロゾル及び粒子選択のより良好な制御を得るための方法の説明が提供されます。

堆積が完了した後、コーティングされた基板は、堆積チャンバから取り出し、光学立体顕微鏡を用いて検査されます。サンプルは、典型的には、ブラッシングや大気への再加圧の際に残った過剰の粉末を除去するために、イソプロパノールで洗浄しました。フィルムの特徴付けは、（のための基準20を参照して膜の磁気特性を評価するために、フィルムの厚さ、均一性、及び粗さ、及び強磁?...

Watch this Scientific Journal Video about Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition at JoVE.com

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

このレポートでは、室温でサファイア基板上にイットリウム鉄ガーネットの厚膜のエアロゾル堆積を実行するためのカスタム構築されたシステムの使用を記載しています。堆積膜は、技術の能力を表す概要を与えるために、走査型電子顕微鏡、プロフィロメトリー、及び強磁性共鳴を使用して特徴づけられます。

エアロゾルデポジション法を用いて厚い高密度イットリウム鉄ガーネット膜の形成

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 ビュー.  Naval Research Laboratory. このレポートでは、室温でサファイア基板上にイットリウム鉄ガーネットの厚膜のエアロゾル堆積を実行するためのカスタム構築されたシステムの使用を記載しています。堆積膜は、技術の能力を表す概要を与えるために、走査型電子顕微鏡、プロフィロメトリー、及び強磁性共鳴を使用して特徴づけられます。 

ビデオ: Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

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.

パルスレーザー蒸着法によるナノエンジニアリング透明導電性酸化物の作製

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

工学

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.

薄膜における拡散を用いた環境プルトニウムのスペシエーションと生物学的利用能の測定

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.

均一な厚さのGeのエレクトロスプレーデポジション<sub&gt; 23</sub&gt; Sbの<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt;と同様に<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt;カルコゲナイドガラスフィルム

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.

斜め蒸着を使用してメディアを高吸収極薄カラー フィルムの作製

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.

高密度の気体と液体の分子流体力学的過程を研究するためのアナログ巨視的手法

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.

多層成膜の層の厚さを決定する指向性エネルギー蒸着法による Ti 6al-4 v の単一トラックの生産

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.

二酸化バナジウムと温度依存性の光学モデルの原子層堆積法

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.

液滴衝撃による薄膜を流れる液膜に波の貢献を研究するフィルム コントロール

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.

Mg3 N2およびZn3N2薄膜の血漿支援分子ビームエピタキシー成長

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.

欠陥を最小限に抑えた多孔質基板へのポリマーフィルムの移送手順

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