تفل نمو وتوصيف Metamagnetic-B2 أمر FeRh Epilayers

الهدف العام من هذا الإجراء هو إعداد طبقات epi من الروديوم الحديد عالية الجودة بدرجة عالية من B اثنين من الترتيب الكيميائي من أجل التحكم في الخصائص الهيكلية لمغناطيسية الروديوم الحديد. يتم تحقيق ذلك عن طريق إعداد ركائز بلورية مفردة نظيفة أولا ، وتثبيت هدف الروديوم الحديدي بشكل صحيح ، وركوع العينات طوال الليل تحت الفراغ. الخطوة الثانية هي ترسيب طبقة الروديوم الحديدية أثناء تدفق النيتروجين السائل عبر مصيدة مايسنر.

الخطوة الأخيرة هي زيادة طبقات الروديوم الحديدية لتحسين درجة B اثنين من المرحلة الأولية ألفا. في النهاية ، تسمح طبقات epi من الروديوم الحديدي المحضرة بعد هذا الإجراء بإجراء دراسات حول السلوكيات المغناطيسية والهيكلية ويمكن إدخالها في هياكل غير متجانسة أكثر تعقيدا من أجل التحقيق في تأثير التغيرات الهيكلية على انتقال الطور المغناطيسي. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على سؤال رئيسي في مجال غير المغناطيس ، مثل العلاقات بين البنية المجهرية والخصائص المغناطيسية للحديد ريم والميثوس ذات الصلة.

تتمثل الآثار المترتبة على هذه التقنية في توسيع فهمنا لانتقال الطور الهيكلي الرائع للمغناطيس في روديوم الحديد. وذلك لأن الروابط السببية بين التغيرات في الخصائص المغناطيسية والبلورية الإلكترونية أثناء خضوع المادة لانتقالها غير معروفة بعد. يعد العرض المرئي لهذه الطريقة أمرا مهما نظرا لوجود العديد من جوانب نمو المضرب التي تبتعد عن تقنية الضرب القياسية وجميع الجوانب مهمة للنجاح.

على الرغم من أن هذه التقنية ممتازة لإعداد B ، إلا أن طبقتين من الحديد الروديوم epi ذات جودة عالية جدا. كما أنها مفيدة جدا لمواد السبائك الأخرى المطلوبة مثل L one zero أو الحديد البلاتين أو الحديد البلاديوم. للبدء ، اشطف ركائز أكسيد المغنيسيوم 0 0 1 باستخدام الأيزوبروبانول وقم بتثبيتها في حاملات الركيزة ، ثم قم بتحميل الحوامل في غرفة مفرغة.

بعد ذلك ، قم بتركيب هدف روديوم حديدي في مسدس مغنطرون وأعد تجميع البندقية لعينة ذات تركيبة تشريحية. الهدف المكون من 47٪ حديد و 53٪ روديوم هو الأنسب ، مما ينتج عنه أوضح اختبار انتقال الطور الهيكلي المغناطيسي الذي لا يوجد ماس كهربائى بين المغنطرون والدرع المحيط. باستخدام مقياس متعدد للتحقق من المقاومة بين الهدف والغرفة ، ثم أغلق غرفة التفريغ وضخها لأسفل.

بمجرد أن يكون الفراغ أفضل من واحد في 10 إلى سالب ستة ، قم بتسخين الركائز إلى 600 درجة مئوية بمعدل 6.7 درجة مئوية في الدقيقة. راقب مستوى الفراغ بعناية للتأكد من أن الضغط لا يرتفع فوق هذا المستوى. عندما تكون الركيزة عند 600 درجة مئوية ، احتفظ بها هناك طوال الليل.

قبل ساعة واحدة من بدء نمو الطبقة ، تبدأ في تدفق النيتروجين السائل عبر مصيدة مايسنر. بعد 20 دقيقة ، يتم تجميد مدخلات مصيدة مايسنر. يجب أن يتحسن الفراغ إلى أفضل من أربعة أضعاف 10 إلى سالب السابع tor.

بعد ذلك ، اضبط وحدة التحكم في التدفق الشامل على 65 SCCM من تدفق الغاز العامل وافتح صمام الغاز. استخدم غاز الرش من الأرجون مع 4٪ هيدروجين لتجنب أكسدة العينة أثناء النمو. راقب الضغط في الغرفة بعد فتح الصمام ، يجب أن يرتفع الضغط في الغرفة إلى نطاق ميلور منخفض.

ثم قم برش هدف الروديوم الحديدي مسبقا لمدة 1200 ثانية عند 30 واط. لترسيب طبقة الروديوم الحديدية بواسطة الاخرق المغنطرون DC ، اضبط نقطة ضبط وحدة التحكم في التدفق الكتلي لإعطاء ضغط غرفة أربعة في 10 إلى سالب ثلاثة لمراقبة الضغط حتى يستقر إلى قيمة ثابتة. بالإضافة إلى ذلك ، تأكد من بقاء درجة حرارة الركيزة عند 600 درجة مئوية ومستقرة.

ثم قم بتطبيق الطاقة على المغنطرون للحصول على معدل ترسيب إجمالي يبلغ 0.4 أنجستروم في الثانية. افتح المصراع وقم بإيداع الروديوم الحديدي على الركيزة الساخنة لفترة زمنية مناسبة لإعطاء السماكة المطلوبة في ظل الظروف النموذجية. سينتج عن الترسيب 502 عينة يبلغ سمكها حوالي 20 نانومتر.

ثم أغلق الغالق ، وقم بإيقاف تشغيل المغنطرون وأغلق صمام الغاز. بعد ذلك ، قم بزيادة درجة حرارة العينة إلى 970 كلفن بمعدل 3.33 درجة مئوية في الدقيقة واترك العينات على الركبة لمدة ساعة واحدة. راقب الضغط وتأكد من بقاءه أفضل من واحد في 10 إلى سالب ستة تور بعد ساعة واحدة.

قم بإيقاف تشغيل السخان والسماح للعينات بالتبريد إلى درجة حرارة الغرفة في الإعداد الموضح هنا. يستغرق هذا ثلاث ساعات على الأقل. بمجرد تبريد أي طبقة سد مطلوبة ، يجب ترسيب طبقة السد عند درجة حرارة أقل من 370 كلفن لمنع انتشارها في طبقة الروديوم الحديدية.

عند اكتمال تهوية الغرفة بالنيتروجين الجاف ، افتحها وقم بإزالة العينات. سوف تبدو مشرقة ولامعة. لقياس سمك العينة أولا ، قم بتركيب العينة في مقياس الانحراف وقم بمحاذاة العينة بحيث تقوم بانعكاس مرآوي لشعاع الأشعة السينية في الكاشف بزاوية كاشف من اثنين ثيتا تساوي درجة واحدة.

إذا كان ذلك متاحا ، يجب أيضا محاذاة تشي. يؤدي هذا إلى محاذاة سطح العينة مع مقياس الانكسار. ثم قم بإجراء مسح انعكاسي للأشعة السينية بزاوية منخفضة.

قم بتشغيل مسح ثيتا اثنين قياسي من ثيتا مع تشغيل ثيتا من الصفر درجة حتى يتم الوصول إلى أرضية الضوضاء للجهاز. يحدث هذا عادة عندما تكون ثيتا حوالي ست درجات أو أكثر لعينة ذات نوعية جيدة. ثم يمكن تحديد سمك طبقة epi من تباعد هامش تداخل الأغشية الرقيقة ، والمعروفة أيضا باسم هامش الكيك.

يعتمد التوافق مع البيانات على نموذج للطبقة بسمكها كمعلمة إدخال. يشير الملاءمة الجيدة إلى صحة معلمة الإدخال. يظهر الجزء الداخلي إدخال النموذج الذي يؤدي إلى محاكاة البيانات التي تظهر على أنها مناسبة.

بعد ذلك ، قم بإجراء مسح حيود بالأشعة السينية بزاوية عالية لتحديد درجة الترتيب الكيميائي مع استمرار تحميل العينة في مقياس الانحراف. مرة أخرى ، قم بمحاذاة العينة هذه المرة مع المستويات الشبكية للركيزة. استخدم ذروة أكسيد المغنيسيوم 0 0 2 للمحاذاة لأن ذروة التفاخر 0 0 2 هي الاتجاه الخارج عن الاتجاه البسيط لنوع الركيزة المستخدمة.

ثم قم بإجراء مسح ثيتا اثنين يغطي نطاق ثيتا من 12.5 درجة إلى 62.5 درجة. أوجد قمم الركيزة من المسح بحثا عن ركيزة أكسيد المغنيسيوم. يجب أن تكون الذروة عند اثنين ثيتا يساوي 42.9 درجة.

إذا تم استخدام مصدر إشعاع ألفا فرعي من النحاس K بالإضافة إلى ذلك ، فستظهر أيضا قمم الروديوم الحديدية 0 0 1 و 0 0 2 حول قمتين ثيتا تساوي 29.88 درجة و 61.88 درجة على التوالي. أخيرا ، قم بإجراء قياس للاعتماد على درجة حرارة مقاومة العينة لتحديد درجة حرارة الانتقال لتحقيق ذلك. أولا ، قم بإجراء اتصالات كهربائية للعينة بحيث يمكن إجراء قياس قياسي رباعي النقاط باستخدام طريقة التيار المستمر.

قم بإجراء قياسات لاتجاهات التيار الأمامي والعكسي وترتيب متوسط المقاومة لإبطال أي قوة دافعة حرارية متولدة في درجات حرارة مرتفعة. ثم ضع العينة على مرحلة ساخنة يتم التحكم في درجة حرارتها موضوعة في غرفة تفريغ عالية صغيرة يتم ضخها توربو لتجنب الأكسدة. قم بقياس المقاومة كدالة لدرجة الحرارة على كل من عمليات التدفئة والتبريد بمعدل كلفينين في الدقيقة بحيث يمكن تحديد أي تباطؤ في انتقال الطور الهيكلي المغناطيسي من الدرجة الأولى.

تظهر هنا صور مجهرية إلكترونية لطبقة من حديد الروديوم epi على ركيزة أكسيد المغنيسيوم. يقدر سمك طبقة الروديوم الحديدية ب 30 نانومتر مع طبقة كروم إضافية بأربعة نانومتر مغطاة بنانومتر واحد من الألومنيوم. يتم عرض بيانات قياس انعكاس الأشعة السينية هنا لطبقة حديد من الروديوم epi بسمك 25 نانومتر مغطاة بطبقة رقيقة متعددة الكريستالات من الألومنيوم.

الجزء الداخلي هو نموذج لكثافة طول التشتت مقابل عمق العينة ، والذي يوضح سمك طبقة الروديوم الحديدية. إن محاكاة انعكاسية الأشعة السينية التي قد تنشأ من هذه الطبقة تعطي الخط الصلب ، والذي ينظر إليه على أنه يتفق جيدا مع البيانات التجريبية التي تؤكد صحة طبقة النموذج ، وتشير هوامش sig الواضحة في كومة الطبقات إلى أن الواجهات الموجودة في الجزء العلوي والسفلي من طبقة epi الروديوم الحديدية ناعمة ومترابطة بشكل جيد. تكشف نتائج حيود الأشعة السينية من نفس العينة عن ثلاث قمم رئيسية تظهر انعكاسا قويا 0 0 2 لركيزة أكسيد المغنيسيوم وانعكاسات كل من 0 0 1 و 0 0 2 انعكاسات طبقة الروديوم الحديدية.

من الممكن استخدام هذه البيانات لتحديد معلمة الترتيب الكيميائي من الشدة المتكاملة النسبية لقمتين من الروديوم الحديدي. عندما يكون الهيكل مثاليا ، يجب أن تكون الكثافة المتكاملة للذروة 0 0 1 1.14 ضعف الكثافة المتكاملة للذروة 0 0 2. تفعيلك. فيما يلي مثال على المقاومة المعتمدة على درجة الحرارة لطبقة الروديوم الحديدية.

يوضح المنحنى التباطؤ الحراري المتوقع بين منحنيات التسخين والتبريد للمادة بمجرد إتقانها. يمكن إجراء هذه التقنية في 16 ساعة للنمو ، وثلاث ساعات للقياس ، وأربع ساعات للمقاومة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم ممتاز لكيفية تحضير طبقات سبائك epi المطلوبة من مواد مثل روديوم الحديد.