Bu eser kısmen Ulusal Bilim Vakfı Hibe tarafından No finanse edildi DMR-0420785 (XPS). Biz Michigan Üniversitesi Michigan Merkezi için malzeme karakterizasyonu, (MC)2, onun yardımı ile XPS ve Michigan Üniversitesi'nde Van Vlack laboratuvar XRD için teşekkür ederiz. Biz de Thomas Kratofil toplu malzeme hazırlama ile yaptığı yardım için teşekkür etmek istiyorum.

Dikkat: gerekli kişisel koruyucu ekipman (PPE) yakın parmaklı ayakkabılar, tam uzunlukta pantolon, koruyucu gözlük, partikül filtrasyonu maske, önlük ve eldiven dahil oksit tozları poz kişi tahriş ve göz teması tahriş için bir risk olarak giymek. Tüm ilgili malzeme güvenlik bilgi formları başlamadan ek KKE gereksinimleri için başvurun. Sentez bir duman hood gibi Mühendislik kontrolleri kullanımı ile yapılmalıdır.
1. toplu entropi stabilize oksit sentezi
<ol><li>
Kurucu oksit tozları kitle hesaplanması
	<ol>
<li>Hedef istenen toplam kütlesi kurucu ikili oksitler ortalama yoğunluğu tarafından istenen birimin çarparak tahmin ediyoruz. <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq3v2.jpg"> <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq4.jpg"> nerede <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq5.jpg"> ve <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq6.jpg"> köstebek kesir ve yoğunluğu <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq7.jpg"> </img>th bileşeni. 1"(2,54 cm) çapı, ⅛" (0.3175 cm) kalın örnek, hedef birimin olduğunu <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq8.jpg"> </img>1,7 cm3.</li>
		<li>Her bileşen gerekli mol kurucu ikili oksitler ortalama molar kitle tarafından bu hedef kitle bölerek belirlemek. <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq9v2.jpg"> <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq10.jpg"> nerede <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq11.jpg"> molar kütlesi <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq7.jpg"> </img>th bileşeni. Mol, sayısı, dönüştürmek <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq12.jpg"> </img>, gram tarafından başa <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq13.jpg"> Not: Tablo 1 ve 2bileşenlerinin ve burada sentezlenmiş malzemelerin hedeflenen besteleri kitlelerin verilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Oksit tozları ön işleme
	<ol>
<li>Bir akik havaneli ve harç aşındırma ile 20 mL aqua regia (HNO3 + 3 HCl) temizleyin. Asit harç dökün ve havaneli ile alt temizlenene kadar eziyet. Asit uygun şekilde atın ve su ile durulayın.</li>
		<li>MgO 0.559 g, CoO 1.103 g, NiO 1.035 g, CuO 1.103 g ve temiz harç ZnO (için ekimolar kompozisyon) tozlar 1.129 g birleştirir.</li>
		<li>Temiz havaneli kullanarak eziyet saat yönünde hareketleri için 20 kullanıldığında toz, sonra 20 saat yönünün tersine döner. Bu en az 45 dk. kullanım harç taraftan toz kaldırmak ve toz harç merkezi aşağı fırça temiz metal bir spatula adımları tekrarlayın. Not: karıştırma ve zımpara tozu tam tozdur homojen ve gri-siyah renkte, ince görünür yere ve pürüzsüz bir duygu.</li>
		<li>Tozu taşıma için temiz, yapışmalı bir kaba aktarın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Seramik Pelet presleme Dikkat: ne zaman kalıp montaj ve basın kullanımdayken, eldiven ve koruyucu gözlük giymek. Tüm Kalıp Temizleme ve derleme adımları temiz kağıdı yüzeyinde uygulayın. Kullanılan bileşenleri Şekil 2' de gösterilmiştir.<ol>
<li>Yan ve iç yüzü kalıp madeni yağ ile küçük alt dalgıç ( Şekil 2a ve 2B'yietiketli C) yağlamak ve alt ile aynı hizada kadar die silindir içine yerleştirin.</li>
		<li>Böylece Kalıp kenarlarına kaplıdır tartmak kağıt kalıp boşluğuna roll. Toz kalıp alt dökün. Küçük dalgıç kalıp dışına düşmeye izin vermeden bölümü herhangi bir hava cepleri kaldırmak ve toz seviye tezgahın üzerine hafifçe dokunun. Tartmak kağıdı dikkatle çıkarın.</li>
		<li>Aseton az miktarda toz bir bulamaç şeklinde kalıp boşluğunda ekleyin. Hedef baskı altında ve boşlukları oluşumunu inhibe ederken bu tahıl akış sağlar.</li>
		<li>Yan ve iç yüzü dalgıç (Bölüm B Şekil 2a ve 2b) toz bozmamaya dikkat edin parafin yağı ile yağlayın. Bu bölümü kalıp içine yerleştirin. Üst ve alt plaka dahil olmak üzere Şekil 2 c, resimde gibi basarak makineye monte die yer ( Şekil 2a D yerlerinde ve 2b) bile bir yüzey sağlamak için.</li>
		<li>Soğuk uniaxial basında yer ölecek. 200 MPa ulaşılana kadar baskı kolu yuvası pompa. Sıkıştırılmış durumu 20 dakika için oturup basın izin. Toz densifies gibi basınç ile zaman sakin olur. Basıncı 200 MPa presleme süresi için korumak için gerektiğinde ekleyin. Uzak kalıp dışarı akması aşırı herhangi bir solvent silin.</li>
		<li>Basın basıncı serbest bırakmak. Dikkatli bir şekilde üst ve alt plaka çıkarın. Kaldırma kılıf ve kaldırma piston Şekil 2 ciçinde gösterildiği gibi yerleştirin. Yavaş yavaş, preslenmiş hedef açığa önce derlemesinden küçük die parça kaldırma tuşuna basın. Hedef ölmektedir maruz kadar derleme dikkatle basın. Yeşil vücut ve sinterleme için bir pota transfer dikkatli bir şekilde çıkarın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Seramik sinterleme Uyarı: Hedef malzemeleri yüksek sıcaklıklardan giderilecektir. Isıya dayanıklı eldiven ve bir yüz kalkanı pota sıcak fırını kaldırırken giymek.<ol>
<li>Preslenmiş toz uyacak bir alümina pota edinin ve 2 mm katman, Yttria-Stabilized zirkon (YSZ) 0.1-0.2 mm boncuk. Kat YSZ boncuk ile pota dibinde. Not: Yaklaşık 2 mm kalınlıkta hedef pota dibinde ile değil sağlamak için kaplama olması gerekir.</li>
		<li>Yavaş ve dikkatli preslenmiş hedef pota Center'a aktarın.</li>
		<li>Metal maşa kullanarak, dikkatle sinterleme fırını için pota taşıma. 50 ° C min-1, 1100 ° c sıcaklık artışı. 1100 ° c hava ortamında 24 h için hedef sinter.</li>
		<li>1100 ° C'de iken, pota ocağı kaldırın. Maşa kullanarak, hızlı bir şekilde oda sıcaklığında su hedef gidermek. Hedef 30 ~ şaplatın s, sonra sudan çıkarın ve kuru için ayarlayın.</li>
		<li>Hedef serin ve kuru olduğunda, hedef yoğunluğunu ölçmek ve teorik değeri karşılaştırmak <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq14v2.jpg"> </img>, hesaplanan Bölüm 1. Hedef kitle üzerinde daha önce kullanılan denge ölçmek ve Çap pergeli kullanarak boyutlarını ölçün. Tahmini değeri için ölçülen yoğunluk oranı <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq15.jpg"> </img>, yüzde teorik yoğunluğu verir. Not: sentez sonra genellikle ~ %80 teorik yoğunluğu yoğunluğudur.</li>
		<li>Yüksek yoğunluk için havaneli ve harç kullanılarak Sinterlenmiş hedef regrind ve adım 1.2.3 toplu sentez yordamı yineleyin. İkinci sinterleme sonra hedef yoğunluğunu belirlemek. Not: Genellikle ölçülen yoğunluğudur <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq16.jpg"> teorik yoğunluğu, lazer ifade (PLD) için uygundur.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. PLD ESO tek kristal filmleri
<ol><li>
Hedef hazırlık
	<ol>
<li>1. adımda sentezlenmiş toplu seramik parçaları şimdi biriktirme kaynakları (hedef) görev yapacak. Yansıtıcı ve düzgün yüzey kadar ilerici (320/600/800/1200) Mısır ezmesini SIC kağıt kullanarak dairesel bir hareketle hedefler Lehçe.</li>
		<li>Hedefleri odası içinde döner atlıkarınca yerleştirin ve yanık kağıda ~ 2 cm x 2 cm eni yolundaki son hedef yerleştirin.</li>
		<li>Target tek el ateş ve her iki eksen elde edilen yanık işareti ölçerek lazer nokta boyutunu ölçmek. Nokta boyutu doğru değilse, odaklama lens (Şekil 3a) ayarlayın. Elips 0,27 cm x 0,24 cm her iki eksen boyunca elde edene kadar ölçülen nokta boyutunu ayarlayın.</li>
		<li>Yanık kağıdı çıkarın ve tahliye için kapıyı kapatın. Pompa 6,7 baskısı için kaba bir kuru kaydırma kullanarak odası tahliye Pa, bu noktada turbo pompa bükülmüş bir hızı 1000 Hz.</li>
		<li>En az 1.3 x 10 temel bir basınç odasına dışarı-5 bir iyon göstergesi tarafından ölçülen Pa pompa. Bir kez ulaştı, turbo hızı 200 Hz'de büyüme sırasında işlem gaz kullanılmasına izin vermek için azaltın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Yüzey hazırlama
	<ol>
<li>Tek bir kristal temiz, bir tarafı cilalı, 0,5 mm kalınlığında MgO substrat sonication için 2 dk her yarı iletken sınıf trichloroethylene (TCE), yarı iletken sınıf aseton ve yüksek saflıkta isopropanol (IPA) tarafından.</li>
		<li>Ultra kuru, sıkıştırılmış N2 gaz ile belgili tanımlık substrate uçururum ve substrat substrat panel (Şekil 3b) termal iletken gümüş boya küçük bir miktar ile ekleyebilirsiniz. Substrat ve panel ° C 10 dk gümüş boya tedavisi için sıcak tabakta ısı.</li>
		<li>Harici transfer aracı, odasında transfer kolundaki substrat tutucu kilit, yük sonra mühür ve en az 1.3 x 10 bir basınç odasına dışarı-4 baba. pompa yer kullanarak</li>
		<li>Substrat ikisi arasındaki geçit Vana açıp substrat Panel Isıtıcı montaj yerleştirmek için transfer kolu kullanarak büyüme odasına aktar.</li>
		<li>Transfer kolu geri yükleme kilidin geri çekmek ve kapıyı kapatın. Üstünde tepe-in odası vidalı derleme kullanarak ısıtıcı indirin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Lazer enerjisi ve akım Not: İfade üzerinden 248 nm KrF pulsed excimer lazer ışınlama tarafından etkinleştirilir. Lazer darbe genişliği ~ 20 olduğunu ns.<ol>
<li>Ölçü bir enerji sayaçları kullanarak lazer enerji ışını yolundaki odası (Şekil 3a) girmeden önce yerleştirilir. Ortalama enerji fotodiyot 2 Hz hızında 50 darbeleri ile irradiating sonra belirleyin.</li>
		<li>Bir ortalama darbe enerji 310 MJ ile ± 10 mJ istikrar ulaşılana kadar lazer uyarma voltaj değişir. Laser odasına geçmek izin vermek için ışın yolun enerji sayaçları kaldırın. Not: % 10 odası penceresinin bir lazer zayıflama kullanarak, yukarıdaki yapılandırma 2.55 J cm-2bir akım verir. Bu eser substrat-hedef mesafe 7 cm'dir. Farklı substrat-hedef fark ideal ifade koşulları ve büyüme oranı değişebilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
İfade
	<ol>
<li>Büyüme önce belgili tanımlık substrate vakum MgO kristal yüzey dehydroxylize bir oranı 30 ° C min-1 , 30 dk 1000 ° c ısı. 30 ° min-1 , 300 ° c sıcaklık azaltmak ve 10 dakikadır equilibrate sağlar. Not: Bir ısıl ısıtıcı blok içinde bizim bildirilen sıcaklık saptanır.</li>
		<li>Akış Ultra yüksek saflıkta (% 99.999) O2 gaz odasına 6,7 baskısı ulaşmak için baba. Not: Ne zaman odasına uçakla oksijen basıncı barotron ölçer kullanarak ölçülen. Gaz odası basınç büyüme sırasında stabilize bir kapalı devre sistemi bir parçası olarak bir kütle akış denetleyicisi kullanarak giriliyor.</li>
		<li>Kalan herhangi bir kirletici hedefleri temiz ve onları tarafından ön ablasyon büyümesi için hazırlamak. Seçili hedef raster için ayarlamak ve döndürme, böylece lazer her zaman aynı noktaya isabet değil, substrat objektif kapağı kapatılır ve 5 Hz hızında 2.000 Bakliyat için hedef ablate dikkat edin. Not: Hedef şimdi hazırlanır ve sistem doğru koşullar (sıcaklık, basınç, akım) ifade vermek için gitmek.</li>
		<li>Çekim ifade önce açın. Bu koşulları, 6 Hz değerinde 10.000 bakliyat üreten bir ~ 80 nm kalın film. Not: Bu büyüme hızı önceki çalışma16x-ışını yansıtırlık tarafından tespit edilmiştir.</li>
		<li>Biriktirme sonra 133 için Oksijen kısmi basınç artışı Pa (oksijen boş pozisyonlar oluşumunu inhibe 1.0 torr). Numune sıcaklığı 10 ° min-1 40 ° C'de azaltmak. 40 ° C ulaşıldığında, oksijen akışını kapatın ve basınç sabitleme sonra yük kilidi arasındaki büyüme odası kapısı vanayı aç. Isıtıcı artırmak ve transferi kol substrat panel geri yükleme kilit içine derlemesinden kaldırmak için kullanın.</li>
		<li>Atmosfer için yük kilit delik ve harici aktarma aracını kullanarak örnek kaldırın. Örnek bir tıraş bıçağı ve Lehçe panel kalan gümüş boya çekmek için kullanılması ve malzeme yatırılır panel kaldırın. Başlamak--dan adım 2.2 ek film büyüme için yordamı yineleyin.</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>

İfşa etmek yok.

Biz anlatmıştık ve toplu ve yüksek kaliteli sentezi için bir protokol gösterilen tek kristal filmleri (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O (x = 0,20, 0,27, 0.33) ve (Mg0.25(1-x) Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x)) O (x 0.11, = 0,27) entropi stabilize oksitler. Bu sentez teknikleri daha fazla geliştirme ve alan genişleme ve keşfedilen entropi stabilize oksit kompozisyonlar geniş bir yelp...

2004 yılında yüksek entropi metal alaşımlar keşfinden beri yüksek entropi malzeme özellikleri gibi artan sertlik1,2,3, tokluk4, nedeniyle önemli ilgi çekmiştir 5ve korozyon direnci3,6. Son zamanlarda, yüksek entropi oksitler7,8 ve borides9 keşfedilmiştir, malzeme meraklıları için büyük bir oyun alanı kadar açma. Oksitler özellikle, ferroelectricity10magnetoelectricity11,12, thermoelectricity13ve Süperiletkenlik14 gibi kullanışlı ve dinamik fonksiyonel özellikleri kanıtlamanın . Entropi stabilize oksitler (ESOs) son zamanlarda ilginç, bileşimsel bağımlı fonksiyonel özellikleri15,16, bu yeni sınıf malzeme yapma önemli bozukluğu rağmen sahip gösterilmiştir özellikle heyecan verici.
Entropi stabilize malzeme kimyasal olarak homojen, uygulamasının (genellikle beş veya daha fazla bileşenlerinin sahip), tek fazlı malzemeleri nerede yapılandırma entropik katkı (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq1.jpg">) Gibbs serbest enerjisi için (<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq2.jpg">) önemlidir tek bir oluşumunu sürmeyi katı çözüm17faz. Uygulamasının ESOs, nerede katyonik yapılandırma bozukluğu kompozisyon, sıcaklık, ifade oranı üzerinde kesin denetim gerektirir katyon sitelerde görülmektedir, sentez hızı yavaşlaması ve sıcaklık7,16 gidermek . Bu yöntem Uygulayıcı Aşama saf sentez yeteneği ve kimyasal olarak homojen entropi stabilize oksit seramik parçaları ve faz saf, tek kristalli, düz ince filmlerin istenen stoichiometry etkinleştirmek istiyor. Hacim materyalleri elektronik, manyetik ve yapısal özelliklerini etkinleştirme % 90'ı teorik yoğunluğu daha büyük sentez veya ince film fiziksel buhar biriktirme (PVD) teknikleri için kaynak olarak kullanın. Burada kabul entropi stabilize oksitler beş katyonlar, moleküler ışın epitaxy (MBE) veya ortak Fışkırtması, gibi beş kaynakları istihdam ince film PVD teknikleri gibi kimyasal olarak homojen ince filmler nedeniyle yatırma sorun ile sunulacak Drift akı için. Bu protokol kimyasal olarak homojen tek kristalli, nominal kimyasal bileşimi uluslararas› gösterilen düz (kök ortalama kare (RMS) pürüzlülük ~0.15 Nm) entropi stabilize oksit ince film tek bir malzeme kaynaktan sonuçlanır. Bu ince film sentez protokolü situ içinde elektron veya optik karakterizasyonu teknikleri sentezi gerçek zamanlı izleme ve rafine kalite kontrol dahil gelişmiş. Bu yöntemin beklenen sınırlamalar 1 mikron olmak yüksek kaliteli filmlerin kalınlığı sınırlayabilir lazer enerji drift kaynaklanıyor.
Rağmen büyüme ve karakterizasyonu ince film oksit malzemeler10,18,19,20,21, stereokimya arasındaki korelasyon önemli gelişmeler ve Elektronik oksitler yapısında önemli farklılıklar görünüşte önemsiz metodolojik farklılıklardan kaynaklanan son malzeme yol açabilir. Ayrıca, alanı uygulamasının entropi stabilize oksitler, daha doğrusu doğmakta olan, sadece iki geçerli raporlar edebiyat7,16ince film sentezi ile alır. ESOs kendilerini özellikle de bu sürece kimyasal buhar biriktirme ve moleküler ışın epitaxy tarafından sunulan zorluklar engellemeyi, ödünç. Burada, toplu detaylı sentez protokolünden sağlamak ve malzemeleri zorluklar, istenmeyen özellik çeşitleri, işleme en aza indirmek için film ESOs (Şekil 1), ince ve ivme keşif alanında geliştirmek.

<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

Burada, toplu ve ince film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) sentezi için bir yordam mevcut O (Co varyant) ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni 0.25(1-x) O (Cu varyant) entropi stabilize oksitler cuxZn0.25(1-x)). Faz saf ve kimyasal olarak homojen (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O (x = 0,20, 0,27, 0.33) ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x) CuxZn0.25(1-x)) O (x 0.11, = 0,27) seramik parçaları sentez ve ultra yüksek kalitede, ifade içinde kullanılan faz saf, tek kristal ince filmlerin hedef stoichiometry. Pürüzsüz, kimyasal olarak homojen, entropi stabilize oksit ince film birikimi tarafından MgO yüzeylerde (001) odaklı üzerinde lazer biriktirme için detaylı bir metodoloji açıklanmıştır. Faz ve toplu ve ince film malzemeleri crystallinity x-ışını kırınım kullanarak onaylanır. Kompozisyon ve kimyasal homojenliği x-ışını photoelectron spektroskopisi ve enerji dağıtıcı x-ışını spektroskopisi tarafından onaylanır. İnce filmlerin yüzey topografyası prob mikroskobu tarama ile ölçülür. Yüksek kaliteli sentezi, tek kristalli, entropi stabilize oksit ince film arabirimi, boyutu, zorlanma ve bozukluğu etkileri son derece düzensiz oksit malzemelerin yeni bu sınıftaki özellikler sağlar.

X-ışını kırınım (XRD) spectra her iki hazır (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) alınmıştır O (x = 0,20, 0,27, 0.33) ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x )CuxZn0.25(1-x)) O (x 0.11, = 0,27) toplu seramik (Şekil 4a) ve ince filmler (Şekil 4b) yatırılır. Bu veri göster örnekleri tek fazlı ve...

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

Yüksek kaliteli toplu ve ince film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) sentezi O ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O entropi stabilize oksitler sunulur.

Toplu ve bileşimsel varyant entropi stabilize oksit ince Film sentezi

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 Görüntüleme.  University of Michigan. Yüksek kaliteli toplu ve ince film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) sentezi O ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O entropi stabilize oksitler sunulur.

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.

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

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

Mühendislik

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.

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

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.

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

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

Kimya

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.

Yazma ve Oksit Nanoyapıların Düşük Sıcaklık Karakterizasyonu

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.

Cu geliştirilmiş Heterojonksiyonlar Kalite<sub&gt; 2</sub&gt; Depolar Atmosfer Basıncı Mekansal Atom Katman Optimizasyonu ile Güneş Pilleri O tabanlı<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.

Sentezi ve Plazma ile yüksek c-ekseni ZnO İnce Film Karakterizasyonu CVD Sistemi ve UV Fotodetektör Uygulaması Enhanced

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.

Atomik Katman Biriktirme aracılığıyla Germanyum üzerinde Perovskit Stronsiyum Titanate Epitaksiyel Büyüme

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.

Büyüme ve Elektrostatik/kimyasal özellikleri 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 ...

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.

Kimyasal sentez gözenekli baryum Titanate ince Film ve Ferroelectric faz porozite indüklenen gerilim tarafından termal stabilizasyon

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.

Toplu ve bileşimsel varyant entropi stabilize oksit ince Film sentezi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler