Deposición de vapor químico de un imán Orgánica, vanadio tetracianoetileno

El tetracianoetileno vanadio semiconductor ferrimagnetic de base orgánica (V [TCNE] _x, x ~ 2) exposiciones temperatura ambiente ordenamiento magnético y promete las ventajas de los materiales orgánicos para aplicaciones magnetoelectrónicas, tales como la flexibilidad, la producción de bajo costo, y tunability química. Estudios previos han demostrado la funcionalidad en dispositivos espintrónicos, incluyendo válvulas de espín orgánico / inorgánico ^1,2 y todo-orgánicos híbridos ^3, y como un polarizador giro en una orgánico / inorgánico heteroestructura semiconductora activa ^4. Además, V [TCNE] _{x ~ 2} ha demostrado promesa para su inclusión en la electrónica de alta frecuencia debido a su extremadamente estrecha anchura de línea de resonancia ferromagnética ^5.

Hay cuatro métodos diferentes que se han establecido para sintetizar V [TCNE] _{x sim 2} ^6-9. V [TCNE] _{x ~ 2} se sintetizó por primera vez como powder en diclorometano través de la reacción de TCNE y V (C ₆ H ₆₎ ^6. Estos polvos exhiben la primera ordenamiento magnético temperatura ambiente observada en un material de base orgánica. Sin embargo, la forma de polvo de este material es extremadamente sensible al aire, lo que limita su aplicación en dispositivos de película delgada. En 2000, un método de deposición química de vapor (CVD) se estableció para la creación de V [TCNE] _{x ~ 2} películas delgadas ^7. Más recientemente deposición física de vapor (PVD) ⁸ y la deposición de capa molecular (MLD) ⁹ también se han utilizado para fabricar películas delgadas. El método PVD requiere un sistema de ultra-alto vacío (UHV) y ambos PVD y métodos MLD requieren tiempos extremadamente largos para crecer películas más gruesas que 100 nm, mientras que las películas de ECV fácilmente pueden ser depositados en espesores que van desde 30 nm hasta varias micras. Además de la variedad de grosores disponibles con el método CVD, estudios extensos han producido películas que muestran consistentemente alta q optimizadouality propiedades magnéticas que incluyen: la resonancia ferromagnética estrecha (FMR) anchura de línea (1,5 G), alta temperatura de Curie (600 K), y aguda magnética de conmutación ^5.

Ordenamiento magnético en V [TCNE] _{x ~ 2} películas delgadas procede a través de una vía no convencional. Mediciones magnetometría SQUID muestran un fuerte ordenamiento magnético _local, pero la ausencia de picos de difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión de rasgos (TEM) ¹⁰ morfología revelan una falta de largo alcance orden estructural. Sin embargo, la absorción de rayos X extendida de estructura fina (EXAFS) estudia ¹¹ muestran que cada ion de vanadio se octaédricamente coordinado con seis moléculas TCNE diferentes, lo que indica un orden estructural local de robusto con una longitud de enlace de vanadio-nitrógeno de 2,084 (5) Å. Magnetismo surge de un acoplamiento de intercambio antiferromagnético entre los espines desapareados del TCNE ^– aniones radicales, que se distribuyen en todo el TCNE ^–molécula, y los giros en las V ^{2 +} iones, que conducen a una ordenación ferrimagnetic local con T _C ~ 600 K para las películas optimizadas ^5. Además de exhibir ordenamiento magnético temperatura ambiente, V [TCNE] _{x ~ 2} películas son semiconductores de banda prohibida de 0,5 eV con ^12. Otras propiedades de la nota incluyen posibles sperimagnetism por debajo de una temperatura de congelación de ~ 150 K ^13,14, magnetorresistencia positivo anómala ^12,15,16 y foto-inducida magnetismo ^13,17,18.

El método CVD para sintetizar V [TCNE] _{x ~ 2} películas delgadas es compatible con una variedad de sustratos debido a la baja temperatura (<60 ° C) y la deposición conformal. Estudios anteriores han demostrado la deposición con éxito de V [TCNE] _{x ~ 2} en ambos sustratos rígidos y flexibles ^7. Además, esta técnica de deposición se presta a la sintonización través de la modificación de los precursores y grparámetros owth. ^19-22 Aunque el protocolo que se muestra aquí se obtienen las películas más optimizados hasta la fecha, se han logrado avances significativos en la mejora de algunas de las propiedades de la película desde el descubrimiento de este método y más ganancias pueden ser posibles.