Name: bulk and thin film synthesis of compositionally variant entropy-stabilized oxides
Uploaded: 2018-05-29T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides at JoVE.com

עבודה זו הייתה מומן בחלקו על ידי מענק הקרן הלאומית למדע לא. DMR-0420785 (XPS). אנו מודים מישיגן מרכז של אוניברסיטת מישיגן על אפיון חומרים, (MC)2, עבור סיועו עם XPS והמעבדה אוניברסיטת מישיגן ואן Vlack עבור XRD. כן נרצה להודות תומאס Kratofil לסיוע שלו עם צובר חומרי הכנה.

התראה: ללבוש נחוץ ציוד מגן אישי (עיקרון השוויון הפוליטי) כולל פאיתאי, מכנסיים באורך מלא, בטיחות משקפיים, מסיכת סינון חלקיקים, חלוק, כפפות כמו תחמוצת אבקות מהווים סיכון עבור קשר גירוי בעור וגירוי קשר עין. להתייעץ עם כל גליונות נתונים בטיחות חומרים רלוונטיים לפני תחילת עבור דרישות נוספות של עיקרון השוויון הפוליטי. סינתזה צריך להיעשות עם השימוש של פקדים הנדסה כגון ברדס fume.
1.. צובר סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה
<ol><li>
חישוב מסת תחמוצת בוחרים אבקות
	<ol>
<li>מעריכים הרצוי המסה הכוללת של המטרה על ידי הכפלת לנפח הרצוי הצפיפות הממוצעת של תחמוצות בינארי המרכיבים אותה. <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq3v2.jpg"> <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq4.jpg"> איפה <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq5.jpg"> , <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq6.jpg"> השבר השומה, הצפיפות של <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq7.jpg"> </img>th רכיב. 1."קוטר (2.54 ס מ), ⅛" דוגמת עבה (0.3175 ס מ), אמצעי האחסון המטרה הוא <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq8.jpg"> </img>1.7 ס מ3.</li>
		<li>לקבוע את השומות הנדרשת של כל רכיב על-ידי חלוקת המיסה למטרה זו על ידי המסה טוחנת הממוצע של תחמוצות בינארי המרכיבים אותה. <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq9v2.jpg"> <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq10.jpg"> איפה <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq11.jpg"> הוא המסה טוחנת של <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq7.jpg"> </img>th רכיב. להמיר את המספר של שומות, <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq12.jpg"> </img>, חזרה ל גרם על ידי <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq13.jpg"> הערה: המוני המרכיבים ויצירות יישוב של החומרים מסונתז כאן ניתנים בטבלאות 1 ו- 2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preprocessing באבקות תחמוצת
	<ol>
<li>ניקוי של אגת שהעקב ופצצות מרגמה על ידי חריטה עם 20 מ של aqua regia (עב ס3 + 3 HCl). שופכים החומצה לתוך המליטה, לטחון עם איחדו עד החלק התחתון הוא ברור. להיפטר החומצה כראוי, לשטוף עם מים.</li>
		<li>לשלב 0.559 גר' MgO, 1.103 גר' CoO, g 1.035 של האלוהות, 1.103 גר' CuO ו- g 1.129 באבקות ZnO (עבור הרכב equimolar) שבחומר המליטה נקי.</li>
		<li>באמצעות איחדו את נקייה, לטחון את האבקה באמצעות תנועות עם כיוון השעון עבור 20 סיבובים, ואז פונה 20 נגד כיוון השעון. חזור על תהליך זה מרית מתכת נקייה כדי להסיר את אבקת צדי המליטה ולצחצח את האבקה אל המרכז של חומר המליטה לפחות 45 דקות שימוש. הערה: אבקת ערבוב וגריסה הושלמו בעת האבקה היא הומוגנית אפור-שחור בצבע, מופיעה דק הקרקע, ואני מרגיש חלקה.</li>
		<li>להעביר את האבקה לתוך מיכל נקי, sealable להעברה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
צניפה קרמיקה דחופים התראה: ללבוש כפפות בטיחות משקפיים כאשר בהרכבת ה מת ובזמן העיתונאים הוא בשימוש. בצע שלבים הרכבה וניקוי למות כולו על משטח נייר נקיה. הרכיבים המשמשים מוצגים באיור2.<ol>
<li>לשמן את הצדדים ואת הפנים הפנימי של הבוכנה התחתונה קטן (שכותרתה C ב איור 2a ו- 2b) של המבלט עם שמן מינרלי והכנס לתוך הגליל למות עד שזה יהיה מיושר עם התחתון.</li>
		<li>גליל נייר שוקלים לתוך החלל של המבלט כך צדי הקובייה מכוסים. שופכים את האבקה לתוך החלק התחתון של הקובייה. מבלי לאפשר הבוכנה קטן ייפול לי ה מת, טפח בעדינות את החלק על הדלפק כדי להסיר את כל כיסי אוויר ורמת האבקה. הסר בזהירות את הנייר השקילה.</li>
		<li>להוסיף כמות קטנה של אצטון האבקה בחלל של הקובייה כדי ליצור של slurry. הדבר מאפשר זרימה תבואה ואילו המטרה תחת לחץ מעכבת היווצרות של חללים.</li>
		<li>לשמן את הצדדים ואת הפנים הפנימי של המשאבה (חלק ב' ב איור 2a ו- 2b) בשמן פרפין, להיות זהירים כדי לא להפריע את האבקה. להוסיף את החלק הזה לתוך הקובייה. במקום ה מת התאספו לתוך המכונה דחופים בתמונה איור 2 c, כולל הלוחות העליונים והתחתונים (חלקים D באיור 2a ו- 2b) כדי לספק במשטח.</li>
		<li>מקום למות בעיתונות uniaxial קר. לשאוב את הזרוע העיתונות עד 200 מגפ ס. לאפשר לתקשורת לשבת במצב דחוס עבור 20 דקות. הלחץ להירגע עם הזמן כמו האבקה densifies. הוסף לחץ לפי הצורך כדי לשמור על 200 MPa משך זמן דחופים. לנגב כל הממס עודף זה דליפות מתוך ה מת.</li>
		<li>שחרור הלחץ העיתונות. הסר בזהירות את הלוחות העליונים והתחתונים. מקם את הסרת מעטפת ואת להסרת בוכנה כפי שמוצג באיור 2 c. הקש לאט, הסרת החלק הקטן למות מכלול לפני חשיפת המטרה לחוץ. הקש את מכלול בזהירות עד היעד נחשף מן ה מת. הסר בזהירות את הגוף ירוק ואת העברת כור היתוך עבור סינטור.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
סינטור קרמיקה התראה: חומרים היעד לכלותה של טמפרטורות גבוהות. ללבוש כפפות חום עמיד ו מגן הפנים בעת הסרת המכשפות התנור חם.<ol>
<li>השגת של כור אלומינה שתתאים את אבקת לחצה של שכבה 2 מ מ של Yttria-Stabilized אסתטיים (YSZ) 0.1-0.2 מ מ חרוזים. המעיל התחתון של ציד המכשפות עם חרוזים YSZ. הערה: הציפוי צריך להיות כ- 2 מ מ עובי כדי להבטיח כי המטרה לא פנה אל התחתון של הכור.</li>
		<li>לאט ובזהירות להעביר למרכז של ציד המכשפות המטרה לחוץ.</li>
		<li>בזהירות באמצעות מלקחיים ממתכת, תחבורה אל התנור מתיכות ציד המכשפות. מעלה את הטמפרטורה עד 1100 ° C-50 ° C דקות-1. מדבקק את המטרה במשך 24 שעות ביממה ב 1100 מעלות צלזיוס באווירה אוויר.</li>
		<li>בעוד ב 1100 מעלות צלזיוס, הסר המכשפות הכבשן. במהירות באמצעות מלקחיים, להרוות את המטרה במים בטמפרטורת החדר. המטרה להתיז ב-30 ~ s, ואז להסיר אותה מן המים ולהגדיר להתייבש.</li>
		<li>לאחר היעד הוא קריר ויבש, מודדים את צפיפות היעד ולהשוות מהערך תיאורטית, <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq14v2.jpg"> </img>, מחושבת בחלק 1. מודדת את המסה של המטרה על האיזון נעשה שימוש בעבר, למדוד את ממדי באמצעות מחוגה. היחס של צפיפות נמדד על הערך המשוער, <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq15.jpg"> </img>, נותן לצפיפות תיאורטית אחוז. הערה: לאחר הסינתזה, הצפיפות היא בדרך כלל ~ 80% של צפיפות תיאורטי.</li>
		<li>צפיפות גבוהה יותר, regrind המטרה sintered באמצעות שהעקב פצצות מרגמה, חזור על הפעולות בצובר סינתזה מהשלב 1.2.3. לאחר השני סינטור, לקבוע את הצפיפות של המטרה. הערה: בדרך כלל נמדד צפיפות היא <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq16.jpg"> צפיפות התיאורטית, אשר מתאים לייזר פעמו התצהיר (לחמש נשקים).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. לחמש נשקים ESO קריסטל אחד הסרטים
<ol><li>
הכנה היעד
	<ol>
<li>כדורי קרמיקה בצובר מסונתז בשלב 1 ישמש עכשיו התצהיר מקורות (מטרות). לשכלל את target(s) בתנועה סיבובית באמצעות גריסים (320/600/800/1200) מתקדמת SiC נייר עד פני השטח רפלקטיביים ואחידה.</li>
		<li>להציב המטרות על הקרוסלה מסתובבת בתוך החדר ומניחים פיסת נייר צריבה ~ 2 ס"מ על 2 ס"מ על המטרה הסופית בנתיב קרן.</li>
		<li>למדוד את גודל ספוט לייזר על ידי לירות אף יריה על המטרה ומדידת הסימן צריבה הנוצרת לאורך שני הצירים. אם הגודל ספוט היא אינה נכונה, להתאים את התמקדות העדשה (איור 3 א). להתאים את גודל ספוט נמדד עד אליפסה, 0.27 ס"מ x 0.24 ס"מ לאורך שני הצירים מושגת.</li>
		<li>הסר את הנייר צריבה וסגור את הדלת לפינוי. לפנות את החדר באמצעות מגילה יבש roughing משאבת כדי בלחץ של 6.7 הרשות הפלסטינית, באיזה שלב משאבת טורבו יכול להיות טוו עד שיעור של 1,000 הרץ.</li>
		<li>לשאוב החדר כדי בלחץ הבסיס לפחות 1.3 x 10-5 הרשות כפי שהיא נמדדת על ידי מד יון. לאחר שהגעת, להפחית טורבו במהירות של 200 הרץ כדי לאפשר את השימוש בגז תהליך במהלך הגידול.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת הרקע
	<ol>
<li>לנקות יחיד גבישי, צד אחד מלוטש, המצע MgO בעובי 0.5 מ מ על ידי sonication למשך 2 דקות כל טריכלורואתילן כיתה מוליכים למחצה (TCE), מוליכים למחצה כיתה אצטון, ואת טוהר גבוהה אלכוהול איזופרופיל (IPA).</li>
		<li>לנפנף את המצע בגז2 N יבש במיוחד, דחוס, וגם לצרף את המצע גליל המצע (איור 3b) עם כמות קטנה של צבע כסף מוליך חום. לחמם את המצע ואת משטח ° C למשך 10 דקות על פלטה חמה כדי לרפא את הצבע הכסוף.</li>
		<li>בעזרת הכלי העברה חיצוני, מקום בעל המצע על הזרוע העברה בבית הבליעה לטעון את המנעול, חותם ואז לשאוב החדר כדי בלחץ של פחות 1.3 x 10-4 הפלסטינית.</li>
		<li>להעביר את המצע אל החדר הצמיחה על ידי לפתוח את השסתום בין השניים באמצעות הזרוע העברה למקום גליל המצע על מכלול מחמם.</li>
		<li>. משכי את הזרוע העברה בחזרה לתוך המנעול עומס, החותם את השער. . תוריד את החימום באמצעות מכלול בורג בראש הלשכה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
אנרגיית לייזר, הכשרון הערה: התצהיר מופעלת כברירת ההקרנות של לייזר excimer פעמו KrF 248 ננומטר. רוחב פולס לייזר הוא ~ 20 ns.<ol>
<li>למדוד האנרגיה לייזר באמצעות מד האנרגיה להציב נתיב קרן, קצת לפני הכניסה לחדר (איור 3 א). לקבוע את האנרגיה מרושע לאחר בין את פוטודיודה עם 50 פולסים בקצב של 2 הרץ.</li>
		<li>להשתנות המתח עירור לייזר עד אנרגיה הדופק הממוצע של 310 mJ עם ± 10 mJ יציבות. הסר את מד האנרגיה הנתיב בים כדי לאפשר את הלייזר לעבור אל החדר. הערה: באמצעות הנחתה של לייזר של חלון החדר של 10%, תצורת לעיל נותן את הכשרון של 2.55 J ס מ-2. המרחק המצע-יעד בעבודה זו הוא 7 ס מ. הבדל המצע-מטרה שונים עשויים לשנות תנאים אידיאליים התצהיר ושיעור צמיחה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
דפוזיציה
	<ol>
<li>לפני הצמיחה, לחמם את המצע עד 1000 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות ב קצב של 30 מעלות צלזיוס דקות-1 בואקום כדי dehydroxylize את פני השטח של MgO קריסטל. להפחית את הטמפרטורה עד 300 ° C ב- 30° דקות-1 , מאפשרים equilibrate למשך 10 דקות. הערה: הטמפרטורה המדווחת נקבעות על צמד תרמי בגוש מחמם.</li>
		<li>זרימה טוהר גבוהה במיוחד (99.999%) O2 גז לתוך החדר כדי להגיע בלחץ של 6.7 הפלסטינית. הערה: כאשר חמצן עפה לתוך החדר, הלחץ הוא נמדד באמצעות מד של barotron. הגז הוא הציג באמצעות בקר זרימת מסה, כמו חלק ממערכת לולאה סגורה אשר מייצבת קאמרית הלחץ במהלך צמיחה.</li>
		<li>לנקות את המטרות של כל מזהמים הנותרים ולהכין אותם לצמיחה על ידי אבלציה מראש. הגדר את היעד הנבחר רסטר לסובב, כך הלייזר הוא לא מכה באותו המקום בכל פעם, לוודא כי המצע צמצם סגור, ablate היעד עבור 2,000 פולסים בקצב של 5 הרץ. הערה: המטרה כעת מוכנה, המערכת נמצאת על התנאים הנכונים (טמפרטורה, לחץ, הכשרון) עבור התצהיר.</li>
		<li>פתח את התריס לפני התצהיר. על תנאים אלה, פולסים 10,000 ב- 6 הרץ מייצר סרט ~ 80 ננומטר עבה. הערה: את שיעור הגידול נקבע על ידי השתקפות קרני רנטגן ב עבודה קודמות16.</li>
		<li>לאחר התצהיר, להגביר את לחץ חלקי של חמצן כדי 133 הרשות הפלסטינית (1.0 טנדר של גוה של) כדי לעכב היווצרות של חמצן משרות פנויות. להפחית את הטמפרטורה מדגם ל- 40 ° C-10 ° min-1. ברגע מתמלאת 40 ° צלזיוס, לסגור את זרימת החמצן, לאחר הייצוב של לחץ, תפתח את השסתום בין התא צמיחה המנעול עומס. להעלות את החימום, להשתמש בזרוע העברה כדי להסיר את משטח המצע מכלול בחזרה לתוך המנעול עומס.</li>
		<li>לפרוק את המנעול עומס לאווירה ולהסיר את הדגימה באמצעות הכלי העברה חיצוני. הסר את הדגימה גליל באמצעות גילוח פולנית גליל להוריד את הצבע הכסוף הנותרים, הופקד חומר. חזור על הפעולות החל משלב 2.2 לצמיחה סרט נוסף.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Tsai, M. H., Yeh, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Entropy+Alloys:+A+Critical+Review.">High-Entropy Alloys: A Critical Review.</a> Mater Res Lett. 2 (3), 107-123 (2014).</li><li>Yeh, J. W., 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=Nanostructured+high-entropy+alloys+with+multiple+principal+elements:+Novel+alloy+design+concepts+and+outcomes.">Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: Novel alloy design concepts and outcomes.</a> Adv Eng Mater. 6 (5), 299-303 (2004).</li><li>Gao, M. C., Carney, C. S., Dogan, N., Jablonksi, P. D., Hawk, J. A., Alman, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+Refractory+High-Entropy+Alloys.">Design of Refractory High-Entropy Alloys.</a> Jom. 67 (11), 2653-2669 (2015).</li><li>Gludovatz, B., Hohenwarter, A., Catoor, D., Chang, E. H., George, E. P., Ritchie, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fracture-resistant+high-entropy+alloy+for+cryogenic+applications.">A fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications.</a> Science. 345 (6201), 1153-1158 (2014).</li><li>Zou, Y., Ma, H., Spolenak, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrastrong+ductile+and+stable+high-entropy+alloys+at+small+scales.">Ultrastrong ductile and stable high-entropy alloys at small scales.</a> Nat Commun. 6, 7748 (2015).</li><li>Poulia, A., Georgatis, E., Lekatou, A., Karantzalis, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructure+and+wear+behavior+of+a+refractory+high+entropy+alloy.">Microstructure and wear behavior of a refractory high entropy alloy.</a> Int J Refract Met Hard Mater. 57, 50-63 (2016).</li><li>Rost, C. M., 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=Entropy-stabilized+oxides.">Entropy-stabilized oxides.</a> Nat Commun. 6, 8485 (2015).</li><li>Jiang, S., 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=A+new+class+of+high-entropy+perovskite+oxides.">A new class of high-entropy perovskite oxides.</a> Scripta Mater. 142, 116-120 (2018).</li><li>Gild, 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=High-Entropy+Metal+Diborides:+A+New+Class+of+High-Entropy+Materials+and+a+New+Type+of+Ultrahigh+Temperature+Ceramics.">High-Entropy Metal Diborides: A New Class of High-Entropy Materials and a New Type of Ultrahigh Temperature Ceramics.</a> Sci Rep. 6 (October), 37946 (2016).</li><li>Schlom, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=others+Strain+Tuning+of+Ferroelectric+Thin+Films.">others Strain Tuning of Ferroelectric Thin Films.</a> Annu Rev Mater Res. 37, 589-626 (2007).</li><li>Zhao, 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=Electrical+control+of+antiferromagnetic+domains+in+multiferroic+BiFeO3+films+at+room+temperature.">Electrical control of antiferromagnetic domains in multiferroic BiFeO3 films at room temperature.</a> Nat Mater. 5 (10), 823-829 (2006).</li><li>Borisov, P., Hochstrat, A., Chen, X., Kleemann, W., Binek, 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+Switching+of+Exchange+Bias.">Magnetoelectric Switching of Exchange Bias.</a> Phys Rev Lett. 94 (11), 117203 (2005).</li><li>Weidenkaff, A., Robert, R., Aguirre, M., Bocher, L., Lippert, T., Canulescu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+thermoelectric+oxides+for+renewable+energy+conversion+technologies.">Development of thermoelectric oxides for renewable energy conversion technologies.</a> Renew Energy. 33 (2), 342-347 (2008).</li><li>Pickett, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronic+structure+of+the+high-temperature+oxide+superconductors.">Electronic structure of the high-temperature oxide superconductors.</a> Rev Mod Phys. 61 (2), 433-512 (1989).</li><li>Berardan, D., Franger, S., Dragoe, D., Meena, A. K., Dragoe, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colossal+dielectric+constant+in+high+entropy+oxides.">Colossal dielectric constant in high entropy oxides.</a> Phys Status Solidi - Rapid Res Lett. 10 (4), 328-333 (2016).</li><li>Meisenheimer, P. B., Kratofil, T. J., Heron, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giant+Enhancement+of+Exchange+Coupling+in+Entropy-Stabilized+Oxide+Heterostructures.">Giant Enhancement of Exchange Coupling in Entropy-Stabilized Oxide Heterostructures.</a> Sci Rep. 7 (1), 13344 (2017).</li><li>Miracle, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Entropy+Alloys:+A+Current+Evaluation+of+Founding+Ideas+and+Core+Effects+and+Exploring+&amp;#34;Nonlinear+Alloys.&amp;#34;.">High-Entropy Alloys: A Current Evaluation of Founding Ideas and Core Effects and Exploring &amp;#34;Nonlinear Alloys.&amp;#34;.</a> Jom. , 1-7 (2017).</li><li>Mannhart, J., Schlom, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxide+Interfaces-An+Opportunity+for+Electronics.">Oxide Interfaces-An Opportunity for Electronics.</a> Science. 327 (5973), 1607-1611 (2010).</li><li>Mundy, J. A., 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=Atomically+engineered+ferroic+layers+yield+a+room-temperature+magnetoelectric+multiferroic.">Atomically engineered ferroic layers yield a room-temperature magnetoelectric multiferroic.</a> Nature. 537 (7621), 523-527 (2016).</li><li>Martin, L. W., Chu, Y. H., Ramesh, R. <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+the+growth+and+characterization+of+magnetic,+ferroelectric,+and+multiferroic+oxide+thin+films.">Advances in the growth and characterization of magnetic, ferroelectric, and multiferroic oxide thin films.</a> Mater Sci Eng R Rep. 68 (4), 89-133 (2010).</li><li>Saremi, S., 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+Electrical+Resistivity+and+Properties+via+Ion+Bombardment+of+Ferroelectric+Thin+Films.">Enhanced Electrical Resistivity and Properties via Ion Bombardment of Ferroelectric Thin Films.</a> Adv Mater. 28 (48), 10750-10756 (2016).</li><li>Cullity, B. D., Weymouth, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elements+of+X-ray+Diffraction.">Elements of X-ray Diffraction.</a> Am J Phys. 25 (6), 394-395 (1957).</li><li>Rijnders, G. J. H. M., Koster, G., Blank, D. H. A., Rogalla, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+monitoring+during+pulsed+laser+deposition+of+complex+oxides+using+reflection+high+energy+electron+diffraction+under+high+oxygen+pressure.">In situ monitoring during pulsed laser deposition of complex oxides using reflection high energy electron diffraction under high oxygen pressure.</a> Appl Phys Lett. 70 (14), 1888-1890 (1997).</li><li>Sullivan, M. C., 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=Complex+oxide+growth+using+simultaneous+in+situ+reflection+high-energy+electron+diffraction+and+x-ray+reflectivity:+When+is+one+layer+complete?.">Complex oxide growth using simultaneous in situ reflection high-energy electron diffraction and x-ray reflectivity: When is one layer complete?.</a> Appl Phys Lett. 106 (3), 031604 (2015).</li><li>Eres, 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=Time-resolved+study+of+SrTiO3+homoepitaxial+pulsed-laser+deposition+using+surface+x-ray+diffraction.">Time-resolved study of SrTiO3 homoepitaxial pulsed-laser deposition using surface x-ray diffraction.</a> Appl Phys Lett. 80 (18), 3379-3381 (2002).</li><li>Fleet, A., Dale, D., Suzuki, Y., Brock, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observed+Effects+of+a+Changing+Step-Edge+Density+on+Thin-Film+Growth+Dynamics.">Observed Effects of a Changing Step-Edge Density on Thin-Film Growth Dynamics.</a> Phys Rev Lett. 94 (3), 036102 (2005).</li><li>Luca, G. D., Strkalj, N., Manz, S., Bouillet, C., Fiebig, M., Trassin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+design+of+polarization+in+ultrathin+ferroelectric+heterostructures.">Nanoscale design of polarization in ultrathin ferroelectric heterostructures.</a> Nat Commun. 8 (1), 1419 (2017).</li><li>De Luca, G., Rossell, M. D., Schaab, J., Viart, N., Fiebig, M., Trassin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Domain+Wall+Architecture+in+Tetragonal+Ferroelectric+Thin+Films.">Domain Wall Architecture in Tetragonal Ferroelectric Thin Films.</a> Adv Mater. 29 (7), (2017).</li><li>Gruenewald, J. H., Nichols, J., Seo, S. S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+laser+deposition+with+simultaneous+in+situ+real-time+monitoring+of+optical+spectroscopic+ellipsometry+and+reflection+high-energy+electron+diffraction.">Pulsed laser deposition with simultaneous in situ real-time monitoring of optical spectroscopic ellipsometry and reflection high-energy electron diffraction.</a> Rev Sci Instrum. 84 (4), 043902 (2013).</li><li>. MDC Vacuum Products | Vacuum Components, Chambers, Valves, Flanges &amp; Fittings Available from: <a target="_blank" href="https://mdcvacuum.com/DisplayContentPageFull.aspx?cc=b8ca254a-cdc0-4b71-8603-af10ce18bbcb">https://mdcvacuum.com/DisplayContentPageFull.aspx?cc=b8ca254a-cdc0-4b71-8603-af10ce18bbcb</a> (2018)</li><li>Dijkkamp, 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=Preparation+of+Y-Ba-Cu+oxide+superconductor+thin+films+using+pulsed+laser+evaporation+from+high+Tc+bulk+material.">Preparation of Y-Ba-Cu oxide superconductor thin films using pulsed laser evaporation from high Tc bulk material.</a> Appl Phys Lett. 51 (8), 619-621 (1987).</li><li>Biegalski, M. 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=Relaxor+ferroelectricity+in+strained+epitaxial+SrTiO3+thin+films+on+DyScO3+substrates.">Relaxor ferroelectricity in strained epitaxial SrTiO3 thin films on DyScO3 substrates.</a> Appl Phys Lett. 88 (19), 192907 (2006).</li><li>Schlom, D. G., Chen, L. Q., Pan, X., Schmehl, A., Zurbuchen, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Thin+Film+Approach+to+Engineering+Functionality+into+Oxides.">A Thin Film Approach to Engineering Functionality into Oxides.</a> J Am Ceram Soc. 91 (8), 2429-2454 (2008).</li><li>Damodaran, A. R., Breckenfeld, E., Chen, Z., Lee, S., Martin, L. W. <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+Ferroelectric+Curie+Temperature+in+BaTiO3+Films+via+Strain-Induced+Defect+Dipole+Alignment.">Enhancement of Ferroelectric Curie Temperature in BaTiO3 Films via Strain-Induced Defect Dipole Alignment.</a> Adv Mater. 26 (36), 6341-6347 (2014).</li></ol>

אין לנו לחשוף.

ואנו שמוצג פרוטוקול לסינתזה של תפזורת, באיכות גבוהה, אחד הסרטים גבישי (מ"ג0.25(1-x)Coxני0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) תיארו O (x = 0.20, 0.27, 0.33) ו- (מ. ג.0.25(1-x) Co0.25(1-x)ני0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x)) O (x = 0.11, 0.27) תחמוצות מיוצב אנטרופיה. אנו מצפים טכניקות סינתזה אלה להיות ישים ...

מאז גילוי סגסוגות המתכת אנטרופיה גבוהה בשנת 2004, אנטרופיה גבוהה חומרים משכו עניין משמעותי בשל מאפיינים כגון גדל קושי1,2,3, קשיחות4, 5, קורוזיה-התנגדות-3,-6. לאחרונה, אנטרופיה גבוהה תחמוצות7,8 ו בוריד9 התגלו, פתיחת מגרש משחקים גדול לחובבי גשמי. תחמוצות, בפרט, יכולים להדגים דינאמי ושימושי מאפיינים פונקציונליים כמו ferroelectricity10,11,magnetoelectricity12, thermoelectricity13ו מוליכות-על14 . תחמוצות מיוצב אנטרופיה (כמה) הראו לאחרונה להחזיק מעניין, מאלכוהול תלויי-מאפיינים פונקציונליים15,16, למרות להפרעה משמעותית, גורם זה סוג חדש של חומרים מרגש במיוחד.
מיוצב אנטרופיה שחומרים הומוגנית מבחינה כימית, ל (בדרך כלל קיימים המרכיבים חמישה או יותר), חומרים חד-פאזי איפה התרומה המבצעות entropic (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq1.jpg">) כדי האנרגיה החופשית של גיבס (<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq2.jpg">) הוא משמעותי . כדי לגרום להיווצרות של יחיד שלב תמיסה מוצקה17. הסינתזה של כמה ל, איפה הפרעת המבצעות cationic נצפית על פני האתרים הקטיון, דורש שליטה מדויקת הרכב, הטמפרטורה, קצב התצהיר, להרוות קצב, להרוות טמפרטורה7,16 . שיטה זו מבקשת לאפשר את המתרגל היכולת לסנתז שלב טהור, כדורי קרמיקה תחמוצת מיוצב אנטרופיה הומוגנית מבחינה כימית, שלב טהור, יחיד גבישי, שטוח דק סרטים של סטויכיומטריה הרצוי. חומרי תפזורת יכול להיות מסונתז עם יותר מ 90% צפיפות התיאורטי המאפשר לימוד אלקטרוניים מגנטיים, מבניים המאפיינים או להשתמש כמקורות עבור סרט דק אדי הפיזי התצהיר (PVD) טכניקות. כמו תחמוצות מיוצב אנטרופיה נחשב כאן יש חמש קטיונים, טכניקות PVD סרט דק כי מעסיקים חמישה מקורות, כגון קרן מולקולרית epitaxy (בין) או שיתוף התזה, יוצגו עם האתגר של הפקדת הומוגנית מבחינה כימית סרטים רזה בשל כדי שטף סחיפה. פרוטוקול זה תוצאות יחידה הומוגנית מבחינה כימית, גבישי, שטוח (שורש ממוצע הריבועים (RMS) החספוס של ~0.15 ננומטר) אנטרופיה מיוצב תחמוצת סרטים רזה ממקור גשמי יחיד, אשר מוצגים להחזיק את ההרכב הכימי הנומינלי. פרוטוקול סינתזה זה סרט דק עשוי להיות מוגברת על ידי הכללת בחיי עיר אלקטרון או שיטות אפיון אופטי עבור ניטור בזמן אמת של הסינתזה, בקרת איכות מעודן. מגבלות הצפוי של שיטה זו נובעים להיסחף האנרגיה לייזר אשר עשוי להגביל את העובי של סרטים באיכות גבוהה מתחת 1 μm.
למרות ההתקדמות משמעותית הצמיחה ואת אפיון של סרט דק תחמוצת חומרים10,18,19,20,21, המתאם בין סטריאוכימיה ו מבנה אלקטרוני תחמוצות יכול להוביל הבדלים משמעותיים החומר הסופי הנובעות הבדלים מתודולוגיים לכאורה חסר חשיבות. יתר על כן, השדה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה ל הוא מעדיף נייסנט, עם רק שני דוחות הנוכחי של סרט דק סינתזה ספרות7,16. הירשן להשאיל את עצמם במיוחד לתהליך זה, עקיפת אתגרים שהוצגו על ידי בתצהיר אדים כימיים epitaxy קרן מולקולרית. כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט סינתזה של תפזורת, דק סרטים הירשן (איור 1), על מנת למזער את חומרי עיבוד קשיים, המאפיין לא מכוונות וריאציות, ולשפר את התאוצה של גילוי בשטח.

<table><tbody><tr><td>MAGNESIUM OXIDE 99.95%</td><td>Fisher</td><td>AA1468422</td><td></td></tr><tr><td>COBALT(II) OXIDE, 99.995%</td><td>Fisher</td><td>AA4435414</td><td></td></tr><tr><td>NICKEL(II) OXIDE 99.998%</td><td>Fisher</td><td>AA1081914</td><td></td></tr><tr><td>COPPER(II) OXIDE 99.995%</td><td>Fisher</td><td>AA1070014</td><td></td></tr><tr><td>ZINC OXIDE 99.99%</td><td>Fisher</td><td>AA8781230</td><td></td></tr><tr><td>TRICHLROETHLENE SEMICNDTR 9</td><td>Fisher</td><td>AA39744K7</td><td></td></tr><tr><td>ACETONE SEMICNDTR GRD 99.5%</td><td>Fisher</td><td>AA19392K7</td><td></td></tr><tr><td>2-PROPANOL ACS 99.5%</td><td>Fisher</td><td>A416S4</td><td></td></tr><tr><td>Mineral oil, pure</td><td>Acros Organics</td><td>AC415080010</td><td></td></tr><tr><td>alumina crucible</td><td>MTI Corporation</td><td>eq-ca-l50w40h20</td><td></td></tr><tr><td>ZIRCONIA (YSZ) GRINDING MEDIA</td><td>Inframat Advanced Materials</td><td>4039GM-S010</td><td></td></tr><tr><td>SiC paper 320/600/800/1200</td><td>South Bay Technology</td><td>SDA08032-25</td><td></td></tr><tr><td>MgO (100) substrate, 5x5x0.5 mm, 1SP</td><td>MTI Corporation</td><td>MGa050505S1</td><td></td></tr><tr><td>OXYGEN COMPRESSED ULTRA HIGH PURITY GRADE, 99.999%</td><td>Cryogenic Gases</td><td>OXYUHP</td><td></td></tr><tr><td>NITROGEN COMPRESSED EXTRA DRY GRADE</td><td>Cryogenic Gases</td><td>NITEX</td><td></td></tr></tbody></table>

bulk and thin film synthesis of compositionally variant entropy-stabilized oxides

כאן, אנו מציגים את הליך לסינתזה של סרט דק multicomponent (מ"ג0.25(1-x)Coxני0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) של אוניות צובר O (Co variant) ו- (מ"ג0.25(1-x)Co0.25(1-x)ני 0.25(1-x) CuxZn0.25(1-x)) O (גרסה Cu) אנטרופיה מיוצב תחמוצות. שלב טהור ולא הומוגנית מבחינה כימית (מ"ג0.25(1-x)Coxני0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O (x = 0.20, 0.27, 0.33) ו- (מ"ג0.25(1-x)Co0.25(1-x)ני0.25(1-x) CuxZn0.25(1-x)) O (x = 0.11, 0.27) כדורי קרמיקה הם מסונתז והוא בשימוש בתצהיר של איכות גבוהה במיוחד, שלב טהור, יחיד סרטים רזה הגבישי של סטויכיומטריה היעד. מתודולוגיה מפורט עם העדות של סרטים רזה תחמוצת חלקה, הומוגניות מבחינה כימית, אנטרופיה מיוצב על ידי לייזר פעמו התצהיר על מצעים MgO (001) מונחה מתואר. שלב ואת crystallinity של צובר וחומרים סרט דק מאושרות באמצעות קרני רנטגן. הלחנה ו כימיות הומוגניות מאושרות על-ידי photoelectron הספקטרומטריה הספקטרומטריה ואנליזת אנרגיה. הטופוגרפיה משטח של סרטים רזה נמדד עם סריקת בדיקה מיקרוסקופית. הסינתזה של איכות גבוהה, סרטים רזה תחמוצת גבישי, מיוצב אנטרופיה יחיד מאפשר חקר ממשק, גודל, זן ואפקטים הפרעה על המאפיינים בכיתה החדשה הזאת של תחמוצת המתוסבכים ביותר חומרי.

רנטגן עקיפה (XRD) הספקטרום צולמו של שניהם מוכנה (מ"ג0.25(1-x)Coxני0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O (x = 0.20, 0.27, 0.33) ו- (מ"ג0.25(1-x)Co0.25(1-x)ני0.25(1-x )CuxZn0.25(1-x)) O (x = 0.11, 0.27) לרשימת תפוצה קרמיקה (איור 4a), שהופקדו סרטים רזה (אי...

Watch this Scientific Journal Video about Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides at JoVE.com

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

הסינתזה של איכות גבוהות בתפזורת, סרט דק (מ"ג0.25(1-x)Coxני0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O ו (מ"ג0.25(1-x)Co0.25(1-x)ני0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O מיוצב אנטרופיה תחמוצות מוצג.

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

bulk-thin-film-synthesis-compositionally-variant-entropy-stabilized

Universidad San Sebastian

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

The Second Law of Thermodynamics

SCIENTISTS IN ACTION

9.4K Views.  University of Michigan. הסינתזה של איכות גבוהות בתפזורת, סרט דק (מ"ג0.25(1-x)Coxני0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O ו (מ"ג0.25(1-x)Co0.25(1-x)ני0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O מיוצב אנטרופיה תחמוצות מוצג.

Video: Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

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.

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

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

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

המצאה של תחמוצות מורכבות מוקפות מרחבית

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

תבניות מוגדרות אטומי לEpitaxial צמיחה של תחמוצת המורכבת Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Chemistry

Writing and Low-Temperature Characterization of Oxide Nanostructures

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions. Oxide interfaces exhibit a wide range of properties that can be controlled include conduction, piezoelectric behavior, ferromagnetism, superconductivity and nonlinear optical properties. Recently, methods for controlling these properties at extreme nanoscale dimensions have been discovered and developed. Here are described explicit step-by-step procedures for creating LaAlO3/SrTiO3 nanostructures using a reversible conductive atomic force microscopy technique. The processing steps for creating electrical contacts to the LaAlO3/SrTiO3 interface are first described. Conductive nanostructures are created by applying voltages to a conductive atomic force microscope tip and locally switching the LaAlO3/SrTiO3 interface to a conductive state. A versatile nanolithography toolkit has been developed expressly for the purpose of controlling the atomic force microscope (AFM) tip path and voltage. Then, these nanostructures are placed in a cryostat and transport measurements are performed. The procedures described here should be useful to others wishing to conduct research in oxide nanoelectronics.

Oxide nanostructures provide new opportunities for science and technology. The interfacial conductivity between LaAlO3 and SrTiO3 can be controlled with near-atomic precision using a conductive atomic force microscopy technique. The protocol for creating and measuring conductive nanostructures at LaAlO3/SrTiO3 interfaces is demonstrated.

כתיבה ואפיון טמפרטורה הנמוכה של ננו Oxide

Oxide nanoelectronics is a rapidly growing field which seeks to develop novel materials with multifunctional behavior at nanoscale dimensions.  Oxide ...

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

Atmospheric pressure spatial atomic layer deposition (AP-SALD) was used to deposit n-type ZnO and Zn1-xMgxO thin films onto p-type thermally oxidized Cu2O substrates outside vacuum at low temperature. The performance of photovoltaic devices featuring atmospherically fabricated ZnO/Cu2O heterojunction was dependent on the conditions of AP-SALD film deposition, namely, the substrate temperature and deposition time, as well as on the Cu2O substrate exposure to oxidizing agents prior to and during the ZnO deposition. Superficial Cu2O to CuO oxidation was identified as a limiting factor to heterojunction quality due to recombination at the ZnO/Cu2O interface. Optimization of AP-SALD conditions as well as keeping Cu2O away from air and moisture in order to minimize Cu2O surface oxidation led to improved device performance. A three-fold increase in the open-circuit voltage (up to 0.65 V) and a two-fold increase in the short-circuit current density produced solar cells with a record 2.2% power conversion efficiency (PCE). This PCE is the highest reported for a Zn1-xMgxO/Cu2O heterojunction formed outside vacuum, which highlights atmospheric pressure spatial ALD as a promising technique for inexpensive and scalable fabrication of Cu2O-based photovoltaics.

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

Here we present a protocol for synthesizing Zn1-xMgxO/Cu2O heterojunctions in open-air at low temperature via atmospheric pressure spatial atomic layer deposition (AP-SALD) of Zn1-xMgxO on cuprous oxide. Such high quality conformal metal oxides can be grown on a variety of substrates including plastics by this cheap and scalable method.

איכות heterojunction משופר ב Cu<sub&gt; 2</sub&gt; O מבוסס תאים סולריים באמצעות אופטימיזציה של לחץ האטמוספרה אטומי שכבת מרחבים שהופקדה<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; O

Atmospheric pressure spatial atomic layer deposition (AP-SALD) was used to deposit n-type ZnO and Zn1-xMgxO thin films onto p-type thermally oxidized Cu2O ...

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto silicon (Si) substrates via different synthesized temperatures by using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system. The effects of different synthesized temperatures on the crystal structure, surface morphologies and optical properties have been investigated. The X-ray diffraction (XRD) patterns indicated that the intensity of (0002) diffraction peak became stronger with increasing synthesized temperature until 400 oC. The diffraction intensity of (0002) peak gradually became weaker accompanying with appearance of (10-10) diffraction peak as the synthesized temperature up to excess of 400 oC. The RT photoluminescence (PL) spectra exhibited a strong near-band-edge (NBE) emission observed at around 375 nm and a negligible deep-level (DL) emission located at around 575 nm under high c-axis ZnO thin films. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) images revealed the homogeneous surface and with small grain size distribution. The ZnO thin films have also been synthesized onto glass substrates under the same parameters for measuring the transmittance.
For the purpose of ultraviolet (UV) photodetector application, the interdigitated platinum (Pt) thin film (thickness ~100 nm) fabricated via conventional optical lithography process and radio frequency (RF) magnetron sputtering. In order to reach Ohmic contact, the device was annealed in argon circumstances at 450 oC by rapid thermal annealing (RTA) system for 10 min. After the systematic measurements, the current-voltage (I-V) curve of photo and dark current and time-dependent photocurrent response results exhibited a good responsivity and reliability, indicating that the high c-axis ZnO thin film is a suitable sensing layer for UV photodetector application.

We offered a method to directly synthesize high c-axis (0002) ZnO thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition. The as-synthesized ZnO thin film combined with Pt interdigitated electrode was used as sensing layer for ultraviolet photodetector, showing a high performance through a combination of its good responsivity and reliability.

סינתזה ואפיון של c-הציר הגבוה ZnO Thin Film ידי פלזמה משופרת מערכת הפקדת כימית החמקן וUV גלאי אור יישומה

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and conformality by taking advantage of self-limiting reactions between vapor-phase precursors and the growing film. Perovskite oxides present potential for next-generation electronic materials, but to-date have mostly been deposited by physical methods. This work outlines a method for depositing SrTiO3 (STO) on germanium using ALD. Germanium has higher carrier mobilities than silicon and therefore offers an alternative semiconductor material with faster device operation. This method takes advantage of the instability of germanium's native oxide by using thermal deoxidation to clean and reconstruct the Ge (001) surface to the 2&#215;1 structure. 2-nm thick, amorphous STO is then deposited by ALD. The STO film is annealed under ultra-high vacuum and crystallizes on the reconstructed Ge surface. Reflection high-energy electron diffraction (RHEED) is used during this annealing step to monitor the STO crystallization. The thin, crystalline layer of STO acts as a template for subsequent growth of STO that is crystalline as-grown, as confirmed by RHEED. In situ X-ray photoelectron spectroscopy is used to verify film stoichiometry before and after the annealing step, as well as after subsequent STO growth. This procedure provides framework for additional perovskite oxides to be deposited on semiconductors via chemical methods in addition to the integration of more sophisticated heterostructures already achievable by physical methods.

This work details the procedures for the growth and characterization of crystalline SrTiO3 directly on germanium substrates by atomic layer deposition. The procedure illustrates the ability of an all-chemical growth method to integrate oxides monolithically onto semiconductors for metal-oxide semiconductor devices.

הצמיחה epitaxial של perovskite סטרונציום Titanate על גרמניום באמצעות הפקדת אטומית Layer

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

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

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide electronics community. One of its hallmark features is the existence of a critical LAO thickness of 4 unit-cells (uc) for interfacial conductivity to emerge. Although electrostatic mechanisms have been proposed in the past to describe the existence of this critical thickness, the importance of chemical defects has been recently accentuated. Here, we describe the growth of metal/LAO/STO heterostructures in an ultra-high vacuum (UHV) cluster system combining pulsed laser deposition (to grow the LAO), magnetron sputtering (to grow the metal) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). We study step by step the formation and evolution of the q2DES and the chemical interactions that occur between the metal and the LAO/STO. Additionally, magnetotransport experiments elucidate on the transport and electronic properties of the q2DES. This systematic work not only demonstrates a way to study the electrostatic and chemical interplay between the q2DES and its environment, but also unlocks the possibility to couple multifunctional capping layers with the rich physics observed in two-dimensional electron systems, allowing the fabrication of new types of devices.

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

We fabricate metal/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures using a combination of pulsed laser deposition and in situ magnetron sputtering. Through magnetotransport and in situ X-ray photoelectron spectroscopy experiments, we investigate the interplay between electrostatic and chemical phenomena of the quasi two-dimensional electron gas formed in this system.

צמיחה ו Electrostatic/כימי מאפיינים של מתכת/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

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

Chemical Synthesis of Porous Barium Titanate Thin Film and Thermal Stabilization of Ferroelectric Phase by Porosity-Induced Strain

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its well-balanced ferroelectricity, piezoelectricity, and dielectric constant. In addition, BT does not contain any toxic elements. Therefore, it is considered to be an eco-friendly material, which has attracted considerable interest as a replacement for lead zirconate titanate (PZT). However, bulk BT loses its ferroelectricity at approximately 130 &#176;C, thus, it cannot be used at high temperatures. Because of the growing demand for high-temperature ferroelectric materials, it is important to enhance the thermal stability of ferroelectricity in BT. In previous studies, strain originating from the lattice mismatch at hetero-interfaces has been used. However, the sample preparation in this approach requires complicated and expensive physical processes, which are undesirable for practical applications.
In this study, we propose a chemical synthesis of a porous material as an alternative means of introducing strain. We synthesized a porous BT thin film using a surfactant-assisted sol-gel method, in which self-assembled amphipathic surfactant micelles were used as an organic template. Through a series of studies, we clarified that the introduction of pores had a similar effect on distorting the BT crystal lattice, to that of a hetero-interface, leading to the enhancement and stabilization of ferroelectricity. Owing to its simplicity and cost effectiveness, this fabrication process has considerable advantages over conventional methods.

Here, we present a protocol for the synthesis of porous barium titanate (BaTiO3) thin film by a surfactant-assisted sol-gel method, in which self-assembled amphipathic surfactant micelles are used as an organic template.

סינתזה של נקבובי בריום חומצה טיטנית סרט דק וייצוב תרמי של שלב Ferroelectric על ידי זן נקבוביות-Induced

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its ...

Metal Oxide Heterojunction for Photocatalytic Activities

There is a significant global demand for improvements in synthesis techniques and their optimal characteristics, especially for industrial-scale applications. Sol-gel-based solution combustion synthesis (SG-SCS) is a simple method to produce ordered porous materials. In this regard, Pearson&#39;s hard and soft acids and bases theory assists in selecting host-dopant reactivity to form a proper heterojunction.
The formation of a heterojunction also changes the essential properties of the materials, improving photocatalysis via charge transfer or synergistic activities. A calcination temperature of 500 &#176;C is ideal for this process based on the results of the stability assessment via a differential thermogravimetry ratio analysis (DTG).
The nanoscale dimensions of the nanoparticles (NPs) and nanocomposites (NCs) generated were validated using X-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Furthermore, the scanning electron microscopy micrographs and BET analyses confirmed the porosity nature of the materials. HRTEM, X-ray photoelectron spectroscopy, and energy-dispersive X-ray investigations established the materials composition. The study found that NCs degraded the acid orange 8 (AO8) color more efficiently than bare ZnO.

The development of a heterojunction boosts the photocatalytic activities of solution combustion synthesis, which is a time-/energy-efficient process. Advanced analytical characterization techniques were used in this protocol to evaluate the materials&#39; characteristics, and nanocomposites demonstrated improved acid orange-8 dye degradation.

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video