高周波マグネトロンスパッタ リングによる GdBa₂Cu₃O_7−δ/チタン酸ストロンチウム₃ (STO) 単結晶基板上 La_0.67Sr_0.33MnO₃準二層フィルム

この方法は、STO単結晶基板上にLSMOナノ粒子を均一に作成することができる。また、GBCOフィルムは同じ真空チャンバ内で同じ方法で得ることができる。この技術の主な利点は、同じ真空チャンバに均一なサイズと高品質の超伝導GBCOフィルムを持つLSMOナノ粒子が堆積できることです。

この方法は、膜堆積領域、ナノ粒子成長領域、エトセトラに関する洞察を提供することができる。また、金属膜蒸着、金属ナノ粒子蒸着、エトセトラに適用することもできる。この方法により、研究者は真空装置に精通し、フィルム成長技術について学ぶことができます。

まず、イソプロパノール中の酸化チタン単結晶基板を逐次洗浄し、超音波浴中の室温でそれぞれ10分間脱イオン水を用いた。次に、窒素で基板を乾燥させます。これは、基板の均一な被覆および良好な膜付着を促進する。

シルバーパウダー導電性接着剤を使用して、001指向のSTO基板を基板ホルダーに取り付けます。真空チャンバーにホルダーをロードします。マグネトロンインジェクションガンにLSMOターゲットを取り付け、銃を組み立て直します。

マグネトロンと周囲のシールド間の短絡を避けるために、オームメーターで抵抗をテストします。次に、真空チャンバーを閉じて、ポンプダウンします。真空がマイナス4パスカルに10倍未満になったら、1分あたり15°Cの加熱速度を使用して基板を摂氏850度に加熱します。

ターゲット基板距離を8センチに設定します。次に、質量流量コントローラを1分あたり10標準立方センチメートルの酸素と5標準立方センチメートルのアルゴンの作業ガス流に設定します。堆積する前に、LSMOターゲットを30ワットで20分間事前にスパッタします。

25パスカルのチャンバー圧力を得るために、分子ポンプ副木弁を調整する。インスタント値が 25 パスカルより大きくなる場合は、反時計回りに回転させます。パスカルが 25 パスカルより小さくなった場合は、時計回りに回転させます。

これに続いて、基板温度が850°Cのままで安定していることを確認してください。マグネトロンの電力を30ワットから80ワットに増やします。プラズマが安定したら、シャッターを開け、熱い基板にLSMOを堆積させます。

堆積が完了したら、シャッターを閉じてマグネトロンの電源を切ります。その後、ガスバルブを閉じ、ヒーターの電源を遮断します。試料を室温まで冷却した後、乾燥窒素でチャンバーを通気する。

その後、チャンバーを開き、サンプルを取り出します。マグネトロンインジェクションガンにガドリニウムバリウム銅酸素ターゲットを取り付け、銃を組み立て直します。ガドリニウムバリウム銅酸素フィルムを先に述べたように、スパッタリング時間以外の同様の条件を用いて、30分とすべきである。

次に、サンプル温度を摂氏500度に下げます。次いで、酸素用のガスバルブを開けて、75,000パスカルのチャンバー圧力を与え、この温度でサンプルを1時間保持する。試料を室温まで冷却した後、乾燥窒素でチャンバーを通気する。

その後、チャンバーを開き、サンプルを取り出します。STO基板上のLSMOナノ粒子のAFM画像は均一な成長を示す。装飾されていない、LSMOナノ粒子で装飾されたSTO基板上で製造されたガドリニウムバリウム銅酸素フィルムのXRDパターンをここに示す。

超伝導転移温度は、ガドリニウムバリウム銅酸素膜の90.5ケルビンとLSMOフィルムの90.3ケルビンに近く、ナノ粒子がフィルムの超伝導特性を損なわないことを示している。対照的に、磁化ヒステリシスループ領域は、LSMOで装飾された基板上で製造されたフィルムの30、50、および77ケルビンで、ゼロから6テスラまで、はるかに大きいです。LSMOで装飾された基板に堆積したガドリニウムバリウム銅酸素フィルムは、30ケルビンで1.3〜6テスラ、77ケルビンでゼロから6テスラまでの高い臨界電流密度を有する。

30ケルビンでは、装飾されたサンプルは1.3テスラを超えるより大きなピン留め力密度を有する。77ケルビンでは、密度は装飾されたサンプルのより高いH値に移動しました。LSMO装飾フィルムの3テスラおよび77ケルビンにおける臨界電流密度の角依存性は、c軸に沿った増加を示し、c軸方向に平行な磁場配向でより効果的であることを示唆している。

この方法には多くの手順と詳細が含まれるため、この方法を理解し、習得するには視覚的なデモンストレーションが不可欠です。その開発後、この方法は、酸化物膜およびナノ粒子、ならびに金属フィルムおよびナノ粒子を堆積させることを可能にする。その開発後、この方法は、酸化物膜およびナノ粒子、ならびに金属フィルムおよびナノ粒子を堆積させることを可能にする。