Name: radio frequency magnetron sputtering of gdba2cu3o7&#8722;&#948;/ la0.67sr0.33mno3 quasi-bilayer films on srtio3 (sto) single-crystal substrates
Uploaded: 2019-04-12T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7Ã¢Ë†'ÃŽÂ´/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 STO Single-crystal Substrates at JoVE.com

Dit werk werd gesteund door de National Natural Science Foundation of China (nr. 51502168; No.11504227) en de Shanghai gemeentelijke Natural Science Foundation (No.16ZR1413600). De auteurs bedanken dankbaar de instrumentale analyse Center van Shanghai Jiao Tong Universiteit en Ma-tek analytisch labo voor bevoegde technische bijstand.

1. substraat en Target voorbereiding
Opmerking: Deze sectie beschrijft de opstelling van de zaal van de depositie sputter en de één crystal SrTiO3 (STO) substraten.
<ol><li>10 x 10 mm SrTiO3 (STO) single-crystal substraten tijdens de RF-magnetron sputteren proces gebruiken.</li>
	<li>Sequentieel schoon de substraten in isopropanol en gedeïoniseerd water gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur in ultrasoonbad. Vervolgens drogen de substraten met stikstof, dat voor u...

<ol>
	<li>Gong, J., Zheng, D., Li, D., Jin, C., Bai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lattice+distortion+modified+anisotropic+magnetoresistance+in+epitaxial+La0.67Sr0.33MnO3+thin+films.">Lattice distortion modified anisotropic magnetoresistance in epitaxial La0.67Sr0.33MnO3 thin films.</a> Journal of Alloys and Compounds. 735, 1152-1157 (2018).</li><li>Wang, J., Han, Z., Bai, J., Luo, B., Chen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoelectric+coupling+in+oxygen+deficient+La0.67Sr0.33MnO3-&#948;/BaTiO3+composite+film.">Magnetoelectric coupling in oxygen deficient La0.67Sr0.33MnO3-&#948;/BaTiO3 composite film.</a> Physica B: Condensed Matter. 534, 141-144 (2018).</li><li>Duan, Z., 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=Facile+fabrication+of+micro-patterned+LSMO+films+with+unchanged+magnetic+properties+by+photosensitive+sol-gel+method+on+LaAlO3+substrates.">Facile fabrication of micro-patterned LSMO films with unchanged magnetic properties by photosensitive sol-gel method on LaAlO3 substrates.</a> Ceramics International. 42 (12), 14100-14106 (2016).</li><li>Xu, P., Huffman, T. J., Kwak, I. H., Biswas, A., Qazilbash, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+dependent+infrared+nano-imaging+of+La0.67Sr0.33MnO3+thin+film.">Temperature dependent infrared nano-imaging of La0.67Sr0.33MnO3 thin film.</a> Journal of Physics-Condensed Matter. 30 (2), (2018).</li><li>Bulaevskii, L. N., Chudnovsky, E. M., Maley, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+pinning+in+superconductor-ferromagnet+multilayers.">Magnetic pinning in superconductor-ferromagnet multilayers.</a> Applied Physics Letters. 76 (18), 2594-2596 (2000).</li><li>Chen, C. Z., 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=Flux+pinning+of+stress-induced+magnetic+inhomogeneity+in+the+bilayers+of+YBa2Cu3O7&#8722;&#948;/La0.67Sr0.33MnO3&#8722;&#948;.">Flux pinning of stress-induced magnetic inhomogeneity in the bilayers of YBa2Cu3O7&#8722;&#948;/La0.67Sr0.33MnO3&#8722;&#948;.</a> Journal of Applied Physics. 106 (9), 093902 (2009).</li><li>Chen, C. Z., 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=Robust+high-temperature+magnetic+pinning+induced+by+proximity+in+YBa2Cu3O7&#8722;&#948;/La0.67Sr0.33MnO3+hybrids.">Robust high-temperature magnetic pinning induced by proximity in YBa2Cu3O7&#8722;&#948;/La0.67Sr0.33MnO3 hybrids.</a> Journal of Applied Physics. 109 (7), 073921 (2011).</li><li>Huang, J., 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=Magnetic+properties+of+(CoFe2O4)x:(CeO2)1&#8722;x+vertically+aligned+nanocomposites+and+their+pinning+properties+in+YBa2Cu3O7&#8722;&#948;+thin+films.">Magnetic properties of (CoFe2O4)x:(CeO2)1&#8722;x vertically aligned nanocomposites and their pinning properties in YBa2Cu3O7&#8722;&#948; thin films.</a> Journal of Applied Physics. 115 (12), 123902 (2014).</li><li>Lange, M., Bael, M. J. V., Bruynseraede, Y., Moshchalkov, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoengineered+Magnetic-Field-Induced+Superconductivity.">Nanoengineered Magnetic-Field-Induced Superconductivity.</a> Physical Review Letters. 90 (19), 197006 (1970).</li><li>Rakshit, R. K., Budhani, R. C., Bhuvana, T., Kulkarni, V. N., Kulkarni, G. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhomogeneous+vortex-state-driven+enhancement+of+superconductivity+in+nanoengineered+ferromagnet-superconductor+heterostructures.">Inhomogeneous vortex-state-driven enhancement of superconductivity in nanoengineered ferromagnet-superconductor heterostructures.</a> Physical Review B. 77 (5), 052509 (2008).</li><li>Guo, H., Ward, T. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Spatially+Confined+Complex+Oxides.">Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides.</a> Journal of Visualized Experiments. 77, e50573 (2013).</li><li>Wang, Y., Li, Y., Liu, L., Xu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+flux+pinning+in+GdBa2Cu3O7-delta+thin+film+by+nanoscale+ferromagnetic+La0.67Sr0.33MnO3+pretreatment+of+substrate+surface.">Improvement of flux pinning in GdBa2Cu3O7-delta thin film by nanoscale ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 pretreatment of substrate surface.</a> Ceramics International. 44 (1), 225-230 (2018).</li><li>Mart&#237;n, J. I., V&#233;lez, M., Nogu&#233;s, J., Schuller, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flux+Pinning+in+a+Superconductor+by+an+Array+of+Submicrometer+Magnetic+Dots.">Flux Pinning in a Superconductor by an Array of Submicrometer Magnetic Dots.</a> Physical Review Letters. 79 (10), 1929-1932 (1997).</li><li>Morgan, D. J., Ketterson, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Flux+Pinning+in+a+Regular+Array+of+Magnetic+Dipoles.">Asymmetric Flux Pinning in a Regular Array of Magnetic Dipoles.</a> Physical Review Letters. 80 (16), 3614-3617 (1998).</li><li>Gutierrez, J., 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=Anisotropic+c-axis+pinning+in+interfacial+self-assembled+nanostructured+trifluoracetate-YBa2Cu3O7&#8722;x+films.">Anisotropic c-axis pinning in interfacial self-assembled nanostructured trifluoracetate-YBa2Cu3O7&#8722;x films.</a> Applied Physics Letters. 94 (17), 172513 (2009).</li><li>Tran, D. H., 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=Enhanced+critical+current+density+in+GdBa2Cu3O7-&#948;+thin+films+with+substrate+surface+decoration+using+Gd2O3+nanoparticles.">Enhanced critical current density in GdBa2Cu3O7-&#948; thin films with substrate surface decoration using Gd2O3 nanoparticles.</a> Thin Solid Films. 526, 241-245 (2012).</li><li>Jha, A. K., Khare, N., Pinto, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interface+engineering+using+ferromagnetic+nanoparticles+for+enhancing+pinning+in+YBa2Cu3O7-delta+thin+film.">Interface engineering using ferromagnetic nanoparticles for enhancing pinning in YBa2Cu3O7-delta thin film.</a> Journal of Applied Physics. 110 (11), (2011).</li><li>Casotti, 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=Ageing+effects+on+electrical+resistivity+of+Nb-doped+TiO2+thin+films+deposited+at+a+high+rate+by+reactive+DC+magnetron+sputtering.">Ageing effects on electrical resistivity of Nb-doped TiO2 thin films deposited at a high rate by reactive DC magnetron sputtering.</a> Applied Surface Science. 455, 267-275 (2018).</li><li>Li, 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=Preparation+of+single-phase+Ti2AlN+coating+by+magnetron+sputtering+with+cost-efficient+hot-pressed+Ti-Al-N+targets.">Preparation of single-phase Ti2AlN coating by magnetron sputtering with cost-efficient hot-pressed Ti-Al-N targets.</a> Ceramics International. 44 (14), 17530-17534 (2018).</li><li>Mahdhi, H., Djessas, K., Ben Ayadi, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characteristics+of+Ca-doped+ZnO+thin+films+by+rf+magnetron+sputtering+at+low+temperature.">Synthesis and characteristics of Ca-doped ZnO thin films by rf magnetron sputtering at low temperature.</a> Materials Letters. 214, 10-14 (2018).</li><li>Shen, H., Wei, B., Zhang, D., Qi, Z., Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetron+sputtered+NbN+thin+film+electrodes+for+supercapacitors.">Magnetron sputtered NbN thin film electrodes for supercapacitors.</a> Materials Letters. 229, 17-20 (2018).</li><li>Sinnarasa, I., 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=Influence+of+thickness+and+microstructure+on+thermoelectric+properties+of+Mg-doped+CuCrO2+delafossite+thin+films+deposited+by+RF-magnetron+sputtering.">Influence of thickness and microstructure on thermoelectric properties of Mg-doped CuCrO2 delafossite thin films deposited by RF-magnetron sputtering.</a> Applied Surface Science. , 244-250 (2018).</li><li>Thi-Thuy-Nga, N., Chen, Y. -. H., Chen, Z. -. M., Cheng, K. -. B., He, J. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructure+near+infrared+reflectance,+and+surface+temperature+of+Ti-O+coated+polyethylene+terephthalate+fabrics+prepared+by+roll-to-roll+high+power+impulse+magnetron+sputtering+system.">Microstructure near infrared reflectance, and surface temperature of Ti-O coated polyethylene terephthalate fabrics prepared by roll-to-roll high power impulse magnetron sputtering system.</a> Thin Solid Films. , 1-8 (2018).</li><li>Wang, Y., Xu, D., Li, Y., Liu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Texture+and+morphology+developments+of+Yttria-stabilized+zirconia+(YSZ)+buffer+layer+for+coated+conductors+by+RF+sputtering.">Texture and morphology developments of Yttria-stabilized zirconia (YSZ) buffer layer for coated conductors by RF sputtering.</a> Surface &amp; Coatings Technology. 232, 497-503 (2013).</li><li>Petrisor, T., 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=Magnetic+pinning+effects+of+epitaxial+LaxSr1-xMnO3+nanostructured+thin+films+on+YBa2Cu3O7-delta+layers.">Magnetic pinning effects of epitaxial LaxSr1-xMnO3 nanostructured thin films on YBa2Cu3O7-delta layers.</a> Journal of Applied Physics. 112 (5), (2012).</li></ol>

Hier hebben we aangetoond dat deze methode kan worden gebruikt om het bereiden van LSMO Ferromagnetische nanodeeltjes van uniforme verdeling op SrTiO3 (STO) single-crystal substraten. De (Gd) BCO films ook kunnen worden gestort op beide blote en LSMO ingericht STO substraat. Met een juiste aanpassing van gedeponeerde parameters zoals groei temperaturen en doel-substraat afstand, moet deze methode bruikbaar zijn voor magnetische en niet-magnetische deeltjes of lagen, bijvoorbeeld, CeO van2, YSZ (gest...

De Manganiet van hole-doped La0.67Sr0,33MnO3 (LSMO) hebben unieke eigenschappen zoals wide-band lacunes, half-metalen Ferromagnetisme, en elektronische Staten, waarmee buitengewone kansen voor potentiële verstrikt spintronic toepassingen1,2,3,4. Op dit moment veel onderzoekers zijn endeavoring te profiteren van de unieke eigenschappen van LSMO bewonen de vortex beweging voor hoogtemperatuur supergeleidende (HTS) films, zoals (her) Ba2Cu3O7−δ films (REBCO, RE = rare - earth element)5,6,7,8,9,10,11,12. Nanoschaal decoratie van de oppervlakken van het substraat met Ferromagnetische nanodeeltjes zorgt voor welomschreven sites voor inducerende magnetische spelden centra van verwachte dichtheid13,14. De mogelijkheid om controle van de dichtheid en de geometrie van de nanodeeltjes op de zeer gestructureerde oppervlakken, zoals op single-crystal substraten en zeer getextureerde metalen substraten is echter zeer moeilijk. Meestal, nanodeeltjes worden gesynthetiseerd bekleed op oppervlakken met behulp van metalen biologische afbraak methoden15en gepulseerde laser deposition methoden16,17. Hoewel pulse laser deposition methoden nanodeeltjes bekleed op verschillende ondergronden kunnen, is het moeilijk te realiseren groot gebied homogene nanodeeltjes afzetting. Wat metalen biologische afbraak methoden zijn ze goed voor groot gebied afzetting van nanodeeltjes. De nanodeeltjes zijn echter vaak niet-uniforme en gemakkelijk beschadigd door kleine fysieke benadrukt.
Onder deze technieken heeft RF-magnetron sputteren vele voordelen. Sputteren heeft een hoge afzetting tarief, lage kosten, en een gebrek aan vergiftige gassen uitstoot. Ook is het eenvoudig uit te breiden tot grootschalige gebied substraten18,19. Deze methode biedt-voor-stapmodus vorming van La0.67Sr0,33MnO3 (LSMO) nanodeeltjes en nanoparticles zijn gemakkelijk te worden gestort op één-crystal substraten. RF magnetron sputteren kunt maken groot gebied nanodeeltjes uniform op allerlei substraten, ongeacht de structuur van het oppervlak, en oppervlakteruwheid20. Het besturingselement deeltje kan worden bereikt door sputteren tijd aanpassen. Homogeniteit kan worden bereikt door target-substraat afstand aanpassen. Het nadeel van de RF-magnetron sputteren is het lagere groeitempo voor sommige stikstofoxiden21. In deze aanpak, doelgroep atomen (of moleculen) zijn plaatgaasfolie uit de doelgroep door argon ion en vervolgens nanodeeltjes worden afgezet op substraten in de damp fase22. Nanodeeltjes vorming treedt op bij het substraat in een enkele stap23. Deze methode is theoretisch toepasbaar op met inbegrip van supergeleidende dunne film weerstand film, film van halfgeleider, Ferromagnetische dunne film etc. echter tot op heden, rapporten over protocollen voor het storten Ferromagnetische materialen nanodeeltjes zijn zeer schaars.
Hier tonen we de afzetting van GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0,33MnO3 quasi-dubbelgelaagde films op SrTiO3 (STO) single-crystal substraten door RF magnetron sputteren methode. Twee soorten doel materialen, GdBa2Cu3O7−δ en La0.67Sr0,33MnO3 doel worden gebruikt in het proces. SrTiO3 (STO) single-crystal substraten waren bedekt met GdBa2Cu3O7−δfilms en GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr 0,33 MnO3 quasi-dubbelgelaagde films.
In dit protocol, worden GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0,33MnO3 quasi-dubbelgelaagde films gedeponeerd met RF-magnetron sputteren op STO (001) substraten. De doel-diameter is 60 mm en de afstand tussen de doelgroep en substraten is ongeveer 10 cm. De kachels zijn lampen geplaatst 1 cm boven de substraten. De maximale temperatuur is 850° C in dit systeem. Er zijn 5 verschillende substraten in dit systeem. RF-magnetron sputteren GdBa2Cu3O7−δ/La0.67Sr0,33MnO3 quasi-dubbelgelaagde films bestaat uit twee stappen, die de voorbereiding van substraten en de RF-magnetron sputteren proces. Een foto van het sputteren systeem is afgebeeld in figuur S1.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sputter Deposition System</td>
			<td>Shenyang scientific instruments Limited by Share Ltd</td>
			<td>Bespoke</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SrTiO3 Single Crystal Substrate</td>
			<td>Hefei Ke crystal material technology Co., Ltd</td>
			<td>Single-sided epi-polished</td>
			<td>(001) orientation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>La0.67Sr0.33MnO3 sputtering target</td>
			<td>Hefei Ke crystal material technology Co., Ltd</td>
			<td>Bespoke</td>
			<td>60 mm diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GdBa2Cu3O7&#8722;&#948; sputtering target</td>
			<td>Hefei Ke crystal material technology Co., Ltd</td>
			<td>Bespoke</td>
			<td>60 mm diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atomic Force Microscope</td>
			<td>Br&#252;ker</td>
			<td>Dimension Icon</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray Diffractometer</td>
			<td>Br&#252;ker</td>
			<td>D8 Discover</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Physical Property Measurement System</td>
			<td>Quantum Design</td>
			<td>PPMS 9</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

radio frequency magnetron sputtering of gdba2cu3o7&#8722;&#948;/ la0.67sr0.33mno3 quasi-bilayer films on srtio3 (sto) single-crystal substrates

Hier tonen we een methode van coating Ferromagnetische La0.67Sr0,33MnO3 (LSMO) nanodeeltjes op (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substraten door radiofrequentie (RF) magnetron sputteren. LSMO nanodeeltjes werden gestort met een diameter van 10 naar 20 nm en hoogtes tussen 20 en 50 nm. Op hetzelfde moment, (Gd) Ba2Cu3O7−δ ((Gd) BCO) films werden vervaardigd op beide apparaat en LSMO nanoparticle ingericht STO substraten met behulp van RF-magnetron sputteren. Dit verslag beschrijft ook de eigenschappen van GdBa2Cu3O7−δ/ La0.67Sr0,33MnO3 quasi-dubbelgelaagde films structuren (bijvoorbeeld kristallijne fase, morfologie chemische samenstelling); magnetisatie, magneto-vervoer en supergeleidende vervoer eigenschappen werden eveneens beoordeeld.

De dikte van (Gd) BCO films op zowel kale en LSMO ingericht STO substraat was 500nm, die werd gemeten door een oppervlakte profilometer. De laagdikte werd gecontroleerd door de tijd te sputteren. Figuur 1a b toont het beeld van de AFM van LSMO nanoparticle (sputteren tijd van 10 s) op 1.0 x 1.0 cm single-crystal STO substraten om te bewijzen dat de LSMO nanodeeltjes geteeld op substraten STO uniform. Het oppervlak en voor het meten van de ruw...

Watch this Scientific Journal Video about Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7Ã¢Ë†'ÃŽÂ´/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 STO Single-crystal Substrates at JoVE.com

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7ÃƒÆ’Ã‚Â¢Ãƒâ€¹Ã¢â‚¬Â 'ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â´/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 STO Single-crystal Substrates

Radiofrequentie Magnetron sputteren van GdBa2Cu3O7−δ/ La0.67Sr0,33MnO3 quasi-dubbelgelaagde Films op SrTiO3 (STO) Single-crystal substraten

Hier presenteren we een protocol om te groeien van LSMO nanodeeltjes en (Gd) BCO films op (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substraten door radiofrequentie (RF)-sputteren.

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio ...

Deze methode kan de LSMO nanodeeltjes uniform maken op een STO single-crystal substraat. Ook kan de GBCO-film via dezelfde methode in dezelfde vacuümkamer worden verkregen. Het belangrijkste voordeel van deze technologie is dat LSMO nanodeeltjes met uniforme grootte en hoogwaardige supergeleidende GBCO-folie in dezelfde vacuümkamer kunnen worden gedeponeerd.Deze methode kan inzicht geven in filmdepositiegebied, nanodeeltjesgroeigebied, et cetera. Het kan ook worden toegepast op metaal film depositie, metalen nanodeeltjes depositie, et cetera. Deze methode zal onderzoekers in staat stellen om vertrouwd te raken met vacuümapparatuur en meer te leren over filmgroeitechnologie.Ten eerste, sequentieel schoon strontium titaniumoxide single-crystal substraten in isopropanol en gedeïoniseerd water gedurende 10 minuten elk bij kamertemperatuur in een ultrasoon bad. Droog vervolgens de substraten met stikstof. Dit bevordert een uniforme bekleding van het substraat en een goede filmtrouw.Monteer de 001 georiënteerde STO substraten in substraathouders met zilverpoeder geleidende lijm. Laad de houders in een vacuümkamer. Monteer een LSMO-doelwit in een magnetron injectiepistool en monteer het pistool.Test de weerstand met een ohmmeter om kortsluiting tussen de magnetron en het omringende schild te voorkomen. Sluit vervolgens de vacuümkamer en pomp naar beneden. Zodra het vacuüm lager is dan een keer 10 tot de min vier pascals, verwarm het substraat tot 850 graden Celsius met behulp van een verwarmingssnelheid van 15 graden Celsius per minuut.Stel de afstand van het doelsubstraat in op acht centimeter. Stel vervolgens de massastroomregelaar in op 10 standaard kubieke centimeter per minuut zuurstof en vijf standaard kubieke centimeter per minuut argon als werkende gasstroom. Voor de depositie, pre-sputteren de LSMO doel voor 20 minuten op 30 watt.Om een kamerdruk van 25 pascals te verkrijgen, past u de moleculaire pompspalkklep aan. Als de directe waarde groter wordt dan 25 pascals, draait u deze tegen de klok in. Als het kleiner wordt dan 25 pascals, draai het met de klok mee.Controleer hierna of de substraattemperatuur op 850 graden Celsius blijft en stabiel is. Verhoog het vermogen van de magnetron van 30 naar 80 watt. Nadat het plasma gestabiliseerd is, opent u de sluiter en deponeert LSMO op het verwarmde substraat.Zodra de depositie is voltooid, sluit de sluiter en schakel de stroom uit naar de magnetron. Sluit vervolgens de gasklep en schakel de verwarmingskracht uit. Na het koelen van de monsters op kamertemperatuur, ventileren de kamer met droge stikstof.Open vervolgens de kamer en verwijder de monsters. Monteer de gadolinium barium koperzuurstof doel in de magnetron injectie pistool, en dan weer monteren van het pistool. Deponeren de gadolinium barium koper zuurstof films zoals eerder beschreven, met behulp van vergelijkbare omstandigheden, behalve voor de sputteren tijd, die moet worden 30 minuten.Verlaag vervolgens de monstertemperatuur tot 500 graden Celsius. Open vervolgens de gasklep voor zuurstof om een kamerdruk van 75.000 pascalen te geven en houd de monsters een uur op deze temperatuur. Na het koelen van de monsters op kamertemperatuur, ventileren de kamer met droge stikstof.Open vervolgens de kamer en verwijder de monsters. Het AFM-beeld van een LSMO nanodeeltje op STO substraten laat een uniforme groei zien. De XRD patronen van gadolinium barium koperzuurstoffilms vervaardigd op ongedecoreerde en LSMO nanodeeltjes versierde STO substraten worden hier getoond.De supergeleidende overgangstemperatuur was bijna 90,5 kelvin voor de gadolinium barium koperzuurstoffilm en 90,3 kelvin voor de LSMO-films, wat aangeeft dat de nanodeeltjes de supergeleidende eigenschap voor de films niet schaden. Ter vergelijking: het magnetisatiehysterese lusgebied is veel groter, van nul tot zes tesla, met 30, 50 en 77 kelvin voor films die zijn vervaardigd op LSMO-versierde substraten. De gadolinium barium koperzuurstoffilm die op een door LSMO versierd substraat wordt gedeponeerd, heeft een hogere kritische stroomdichtheid van 1,3 tot zes tesla's met een 30-kelvin en van nul tot zes tesla's met een 77-kelvin.Op 30 kelvin, de versierde monster heeft een grotere pinning kracht dichtheid boven 1,3 tesla. Bij 77 kelvin, de dichtheid verplaatst naar een hogere H-waarde voor de versierde monster. De hoekige afhankelijkheid van de kritische stroomdichtheid bij 3 tesla en 77 kelvin voor de LSMO-versierde film toont een toename langs de c-as, wat suggereert dat het effectiever is bij een magnetische veld oriëntatie parallel aan de c-as richting.Deze methode omvat veel stappen en details, dus visuele demonstratie is van cruciaal belang voor het begrijpen en beheersen van deze methode. Na de ontwikkeling maakt deze methode het mogelijk om oxidefilms en nanodeeltjes te deponeren, evenals metaalfilms en nanodeeltjes. Na de ontwikkeling maakt deze methode het mogelijk om oxidefilms en nanodeeltjes te deponeren, evenals metaalfilms en nanodeeltjes.

Research

JoVE Journal

Engineering

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates

Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates

Micropunching Lithografie voor het genereren van Micro-en Submicron-patronen op polymeersubstraten

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of ...

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

Karakterisering van Surface Wijzigingen door Wit Licht Interferometrie: Toepassingen in Ion sputteren, Laser Ablatie en Tribologie Experimenten

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Ultrahigh Density Array of Vertically Aligned Small-molecular Organic Nanowires on Arbitrary Substrates

Ultrahoge dichtheid Array of verticaal uitgelijnd klein-moleculaire biologische Nanodraden inzake willekeurige Substrates

In  recent years &pi;-conjugated  organic semiconductors have emerged as the active material in a number of  diverse applications including large-area, ...

Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors

Effect van Buigen op de elektrische eigenschappen van flexibele organische Single Crystal-gebaseerde field-effect transistors

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling ...

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

Groei en elektrostatische fysico-chemische eigenschappen van metaal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructuren

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide ...

Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

Generatie en coherente controle van gepulste Quantum frequentie kammen

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional ...

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

Controle van de film te bestuderen van de bijdragen van golven te druppel effect dynamiek op dunne stroomt vloeistof 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

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

Plasma-geassisteerde moleculaire straal epitaxy groei van mg3n2 en Zn3n2 dunne 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 ...

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

Procedure voor de overdracht van polymeer folies op poreuze substraten met geminimaliseerde gebreken

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

Calibration of Vector Network Analyzer for Measurements in Radio Frequency Propagation Channels

Kalibratie van Vector Network Analyzer voor metingen in radiofrequentievoortplantingskanalen

In situ measurements of radio frequency (RF) spectrum activity provide insight into the physics of radio frequency wave propagation and validate existing ...