Radiofrequenz das Magnetron-Sputtern GdBa₂Cu₃O_7−δ/ La_0,67Sr_0,33MnO₃ quasi-Bilayer Filme auf SrTiO₃ (STO) Einkristall Substraten

Die Loch-dotierten Manganite La_0,67Sr_0,33MnO₃ (LSMO) haben einzigartige Eigenschaften, wie z. B. Breitband-Lücken, Hälfte-metallische Ferromagnetismus und verstrickt elektronische Staaten, die außergewöhnliche Möglichkeiten für Potenzial bieten Spintronik Anwendungen^1,2,3,4. Derzeit versuchen viele Forscher zu nutzen die einzigartigen Eigenschaften des LSMO Wirbel Bewegung für Hochtemperatur supraleitenden (HTS) Filme, wie z. B. (RE) Ba₂Cu₃O_{7−bewohnen δ} Filme (REBCO, RE = Rare – Erdelement)^{5,6,7,8,9,10,11,12}. Nano Dekoration der Substratoberflächen mit ferromagnetische Nanopartikel bieten gut definierten Sites zur Induktion magnetischer pinning-Zentren der erwarteten Dichte^13,14. Die Fähigkeit, die Dichte und die Geometrie der Nanopartikel auf stark strukturierte Oberflächen, wie z. B. auf Einkristall Substrate und stark strukturierte Metallsubstrate Steuern ist jedoch sehr schwierig. Am häufigsten Nanopartikel synthetisiert und auf Oberflächen, die mit Metall organische Zersetzung Methoden¹⁵beschichtet und pulsed Laser Deposition Methoden^16,17. Obwohl Puls Laser Deposition Methoden Nanoteilchen beschichtet auf verschiedenen Substraten liefern können, ist es schwierig, große Fläche homogen Nanopartikel Ablagerung zu realisieren. Metall organische Zersetzung Methoden sind für großflächige Abscheidung von Nanopartikeln. Die Nanopartikel sind jedoch oft nicht gleichmäßig und leicht beschädigt durch kleinen körperlichen Belastungen.

Unter diesen Techniken hat RF-Magnetron-Sputtern viele Vorteile. Sputtern hat eine hohe Abschmelzleistung, niedrige Kosten, und ein Mangel an giftigen Emissionen. Außerdem ist es einfach erweiterbar auf groß angelegte Bereich Substrate^18,19. Diese Methode bietet Einzelschritt Bildung von La_0,67Sr_0,33MnO₃ (LSMO) Nanopartikel und Nanopartikel lassen sich leicht auf-Einkristall Substrate abgeschieden werden. RF Magnetron-Sputtern kann großflächige Nanopartikel gleichmäßig auf den unterschiedlichsten Untergründen, unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit der Oberfläche²⁰erstellen. Die Partikel Kontrolle erreicht werden durch Sputtern Zeit einstellen. Homogenität erreicht werden durch Ziel-Substrat Abstand einstellen. Der Nachteil der RF-Magnetron-Sputtern ist die niedrigere Wachstumsrate für einige Oxide²¹. Bei diesem Ansatz Ziel Atome (oder Moleküle) sind aus dem Ziel durch Argon-Ionen zerstäubt und dann Nanopartikel auf Substraten in der Dampf-Phase²²hinterlegt sind. Nanopartikel-Bildung erfolgt auf dem Substrat in einem einzigen Schritt²³. Diese Methode gilt für alle Materialien wie supraleitende Dünnschicht, Widerstand Film, Halbleiter-Film, ferromagnetischen Dünnschicht etc. jedoch bis dato Berichte über Protokolle für die Hinterlegung ferromagnetischen theoretisch Nanopartikel sind sehr selten.

Hier zeigen wir die Ablagerung von GdBa₂Cu₃O_7−δ/La_0,67Sr_0,33MnO₃ quasi-Bilayer Filme auf SrTiO₃ (STO)-Einkristall Substrate durch RF Magnetron-Sputtern Methode. Dabei werden zwei Arten von Targetmaterialien, GdBa₂Cu₃O_7−δ und La_0,67Sr_0,33MnO₃ Ziel verwendet. SrTiO₃ (STO)-Einkristall Substrate wurden mit GdBa₂Cu₃O_7−δFilme und GdBa₂Cu₃O_7−δ/La_0,67Sr beschichtet. _0,33 MnO₃ quasi-Bilayer Filme.

In diesem Protokoll sind GdBa₂Cu₃O_7−δ/La_0,67Sr_0,33MnO₃ quasi-Bilayer Filme mit RF-Magnetron-Sputtern auf STO (001) Substraten hinterlegt. Der Ziel-Durchmesser beträgt 60 mm und der Abstand zwischen dem Ziel und Substrate ist ca. 10 cm. Die Heizungen sind Birnen 1 cm oberhalb der Substrate zu positionieren. Die Höchsttemperatur liegt 850° C in diesem System. In diesem System gibt es 5 verschiedene Substrate. RF-Magnetron Sputtern GdBa₂Cu₃O_7−δ/La_0,67Sr_0,33MnO₃ quasi-Bilayer Filme besteht aus zwei Schritten, die der Vorbereitung der Substrate und die RF-magnetron Sputterprozess. Ein Bild von der Sputteranlage zeigt Abbildung S1.