CZ304813B6 - Způsob přípravy orientovaných tenkých vrstev hexagonálních feritů - Google Patents
Způsob přípravy orientovaných tenkých vrstev hexagonálních feritů Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304813B6 CZ304813B6 CZ2012-919A CZ2012919A CZ304813B6 CZ 304813 B6 CZ304813 B6 CZ 304813B6 CZ 2012919 A CZ2012919 A CZ 2012919A CZ 304813 B6 CZ304813 B6 CZ 304813B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- phase
- type
- layer
- ferrite
- solution
- Prior art date
Links
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 7
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 16
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 14
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 11
- 210000001654 germ layer Anatomy 0.000 abstract description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 abstract description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 66
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 16
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 13
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 alkaline earth metal alkoxides Chemical class 0.000 description 6
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 6
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 5
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N ethyl hexanoate Chemical class CCCCCC(=O)OCC SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 229910015802 BaSr Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910015372 FeAl Inorganic materials 0.000 description 2
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- QODYPOXAQYIDOZ-UHFFFAOYSA-N barium(2+);1-methoxyethanolate Chemical compound [Ba+2].COC(C)[O-].COC(C)[O-] QODYPOXAQYIDOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- QQBWQAURZPGDOG-UHFFFAOYSA-N ethyl hexanoate;zinc Chemical compound [Zn].CCCCCC(=O)OCC QQBWQAURZPGDOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 2
- 230000005690 magnetoelectric effect Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IKFRRAPBVFWHBT-UHFFFAOYSA-N strontium;1-methoxyethanolate Chemical compound [Sr+2].COC(C)[O-].COC(C)[O-] IKFRRAPBVFWHBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016870 Fe(NO3)3-9H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004372 Ti 2 Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 1
- ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L barium acetate Chemical compound [Ba+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- UREUZFCLVQASLY-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) 1-methoxyethanolate Chemical compound COC([O-])C.[Co+2].COC([O-])C UREUZFCLVQASLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000005493 condensed matter Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009021 linear effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012704 polymeric precursor Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- ULWHHBHJGPPBCO-UHFFFAOYSA-N propane-1,1-diol Chemical compound CCC(O)O ULWHHBHJGPPBCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- RXSHXLOMRZJCLB-UHFFFAOYSA-L strontium;diacetate Chemical compound [Sr+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O RXSHXLOMRZJCLB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229910021381 transition metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- DAOVYDBYKGXFOB-UHFFFAOYSA-N tris(2-methylpropoxy)alumane Chemical compound [Al+3].CC(C)C[O-].CC(C)C[O-].CC(C)C[O-] DAOVYDBYKGXFOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
Způsob přípravy orientovaných tenkých vrstev hexagonálních feritů typu Y na monokrystalických podložkách metodou depozice z kapalné fáze použitím solů, prekurzorů na bázi anorganických solí, solí organických kyselin, nebo alkoxidů ve vhodném rozpouštědle, kdy se před nanesením a krystalizací vrstvy hexagonálního feritu typu Y nanese na podložku SrTiO.sub.3.n.(111) zárodečná vrstva hexagonálního feritu typu M o definované tloušťce, která řízenou krystalizací za daných podmínek teploty, času a rychlosti ohřevu prochází transformací z kontinuální vrstvy ve vrstvu diskontinuální, tvořenou navzájem izolovanými ostrůvky krystalické povahy, majícími epitaxní vztah ke struktuře podložky. Díky chemické podobnosti M fáze a feritové fáze Y a díky strukturní podobnosti M fáze a feritové fáze Y je umožněn vznik orientované vrstvy hexagonálního feritu typu Y.
Description
Způsob přípravy orientovaných tenkých vrstev hexagonállních feritů
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přípravy vrstev hexagonálních feritů metodou depozice z kapalné fáze na monokrystalických podložkách s užitím zárodečné vrstvy, jež umožňuje vznik orientované fáze.
Dosavadní stav techniky
Hexagonální ferity tvoří jak strukturně, tak z hlediska praktického použití významnou a rozsáhlou rodinu oxidů obsahujících jako hlavní kovový kation Fe3+. Na základě struktury, která se obvykle popisuje sekvencí základních strukturních bloků (S blok (Me2+Fe4O8, kde Me znamená dvojvalentní kovový ion), R blok [(Ba,Sr)Fe60n]2 , a T blok ([Ba,Sr)2Fe8O,4] [1]), jsou hexagorinální ferity rozdělovány do několika skupin: typ M [(Ba,Sr)Fel20i9, prostorová grupa P63/mmc], typ W [(Ba,Sr)Me2Fel6O27, grupa g, P63/mmc], typ X [(Ba,Sr)2Me2Fe28O46, grupa R-3m], typ Y [(Ba,Sr)2Me2Fei2O22, grupa R-3m], typ Z [(Ba,Sr)3Me2Fe24O4l, grupa P63/mmc] a typ U [(Ba,Sr)4Me2Fe36O60, grupa R-3m] [1], Bylo patentováno jejich využití jako materiálu permanentních magnetů [2,3], magnetických záznamových médií [4,5], či mikrovlnných elementů v oblasti mobilní komunikace [6-10].
Multiferoické materiály jsou charakterizované koexistencí alespoň dvou typů feroických vlastností spontánně uspořádaných, jako jsou elektrická polarizace P, magnetizace M, či deformace σ [11], Bylo prokázáno, že prostřednictvím vazeb mezi spontánně uspořádanými veličinami (charakterizované hodnotou koeficientu příslušného lineárního efektu) lze tato uspořádání navzájem manipulovat. Např. prostřednictvím jevu označovaného jako magnetoelektrický (ME) efekt (spočívající v indukci magnetické (elektrické) polarizace v materiálu pomocí vnějšího elektrického (magnetického) pole) je možno v materiálu se spontánně uspořádanou elektrickou polarizací a magnetizací (v magnetoelektrickém multiferoiku) ovlivňovat magnetické domény elektrickým polem nebo naopak feroelektrické domény magnetickým polem [8], Např. v současnosti se musí u magnetických pamětí MRAM (Magnetic Random Access Memoery) k zápisu používat vysokých proudových hustot, které součástky přehřívají, a to znemožňuje konstrukci MRAM s vysokou integrací. Pokud by se podařilo využít magnetoelektrické vazby v ME multiferoikách, bylo by možné snadno ovlivňovat magnetické domény vnějším elektrickým polem a dosáhnout zvýšení integrace. Teoreticky by bylo možné logickými obvody na bázi ME multiferoik nahradit současný systém dvoubitové počítačové logiky logikou čtyřbitovou (jak el. polarizace, tak i magnetizace s možnými stavy orientace Ť a 4-). Největší očekávání na budoucí uplatnění ME multiferoik jsou tedy spojena s kontrolou magnetického stavu multiferoik prostřednictvím vnějšího elektrického pole použitelné v oblasti záznamových médií, detekování magnetického pole, založené na jevu „exchange bias coupling“ (též exchange anisotropy, ovlivňování magnetických vlastností vrstvy magneticky měkkého feromagnetika prostřednictvím magneticky tvrdého antiferomagnetika v fero/antiferomagnetických multivrstvách) a v technologiích využívající spinu elektronů k uchovávání, přenosu a zpracování informace - spintroniky [12].
Klíčovými požadavky na použitelnost ME multiferoik v těchto aplikacích je (i) dosažení pracovní teploty blízké pokojové teplotě a (ii) možnost implementace těchto materiálů ve formě tenkých vrstev do technologií standardně používaných v polovodičovém průmyslu (CMOS - technologie Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Jednou z metod přípravy tenkých vrstev používanou v polovodičovém průmyslu je depozice z kapalné fáze (Chemical Solution Depositon, CSD), používající jako výchozí systém chemický roztok prekurzorů kovů, které procesem sol-gel a následnou krystalizaci vytvářejí oxidickou strukturu [13], K polovině roku 2012 byl objeven magnetoelektrický jev pozorovatelný i za pokojové teploty u těchto hexagonálních feritů: SrCo2Ti2Fe8Oi9, Bao;5Sri 5Zn2Fe]2O22, BaSrAlCoZnFenO22, (Ba,Sr)2Zn2(Fe,Al),2O22,
- 1 CZ 304813 B6
Ba2Mg2Fei2O22, Sr3Co2Fe24O41, Sr4Co2Fe3606o [14], Uvedené materiály byly vesměs studovány ve formě monokrystalů nebo slinuté keramiky.
K polovině roku 2012 byly publikovány pouze tři články popisující přípravu tenkých vrstev hexagonálních feritů jiného, než M typu (ve všech třech případech Y typu [15-17]). V práci [15] autoři připravili tenké vrstvy Ba2Zn2Fe|2O22 metodou PLD na monokrystalických podložkách Al203(001) s použitím ZnO jako zárodečné vrstvy. Vzhledem k rozdílné těkavosti Ba a Zn bylo nutno provést náročnou optimalizací a kompenzovat ztráty Ba použitím terčů s chemickým složením odlišným od cílového. Následně obdrželi orientované vrstvy fáze Y, žádný přímý důkaz o existenci epitaxního vztahu nebyl podán. V práci [ 16] byla použita modifikovaná metoda „měkké“ chemie (nazvaná zde „polymeric precursor method“) vycházející z vodného roztoku anorganických solí a kyseliny citrónové. Použitím depozice technikou dip-coating byly na podložkách z kovového stříbra připraveny tenké vrstvy Ba2Zn2Fei2O22 obsahující jako nečistotu magnetický spinel ZnFe2O4. Vrstvy vykazovaly přednostní orientaci s osou c kolmou k rovině podložky, žádný důkaz o existenci epitaxního vztahu nebyl podán. Stejnou metodu titíž autoři použili v práci [17] na přípravu tenkých vrstev Ba2Co2Fe|2O22 na kovových podložkách (Ag, Au a Pt) metodou dip-coating. Žádný experimentální důkaz o existenci epitaxního vztahu připravených orientovaných vrstev nebyl podán, výsledky práce byly rovněž patentovány [18].
Za důležité faktory, na kterých závisí úspěšnost přípravy orientovaných/epitaxních vrstev jsou považovány [13]: (i) výběr materiálu podložky (s vhodnou tepelnou stabilitou, s vysokou chemickou stabilitou, s obdobnou krystalografickou strukturou a nízkou hodnotou mřížkového misfitu), (ii) nalezení podmínek depozice a krystalizace (teplota, doba, rychlost náběhu). Důvodem obtíží spojených s přípravou hexagonálních feritů vyšších typů ve formě tenkých vrstev jsou tyto tři negativní okolnosti: (i) je velmi obtížné získat komerční podložku se strukturou, symetrií a chemickým složením blízkým hexagonálním feritům; (ii) zatímco základní ferit typu M ((BaSr)Fei20i9) začíná krystalovat již při teplotách kolem 500 °C, krystalizace fází typu Y vyžaduje teploty vyšší než 1000 °C. Při těchto teplotách jsou již změny v chemickém složení feritů ve formě tenkých vrstev nevyhnutelné z důvodu reakce mezi feritovou vrstvou a materiálem podložky. (iii) Vzhledem ke strukturní složitosti a někdy vysokému počtu kovových iontů ve struktuře ME feritu je optimalizace podmínek přípravy výchozí materie pro depozici tenkých vrstev velmi obtížná.
Podstata vynálezu
Uvedené problémy přípravy orientovaných vrstev hexagonálních feritů typu Y řeší navrhovaný způsob jejich přípravy, který spočívá v tom, že
1/jako podložky je použita monokrystalická podložka SrTiCh (ST) s orientací řezu plochy (111). Tento běžně dostupný materiál je vhodný z těchto důvodů:
(i) hodnota mřížkového misfitu (Δ mezi SrTiO3(l 11) a Ba2_x,SrxZn2Fe12O22 fází je -6.1 % počítáno podle vztahu:
Δ = (Ý2a(substr)-a(ferit)/Ý2a(substr))xl00, (ii) podobnosti symetrie (hexagonální symetrie podmřížek O(i) 2 a Sr2+ iontů v rovině 111 struktury ST a O2 iontů ve struktuře Ba2_xSrxZn2Fei2O22), a (iii) částečné chemické podobnosti (chemické obě struktury obsahují Sr2+ ionty).
2/ jako metody depozice je použita metoda depozice z kapalné fáze (CSD), vycházející s kapalného chemického roztoku vhodných prekurzorů kovů (dále sólu) s následným tepelným zpraco-2CZ 304813 B6 váním způsobujícím krystalizaci žádané oxidické fáze. Jako způsob nanášení solů může být použita kterákoliv z běžně technik používaných v CSD: dip-coating, spin-coating, spray-coating.
3/jako první je nanesena vrstva feritu typu M se složení (BaSr)(FeAl)120i9, (BaSr)(FeGa)i20i9, které jsou isostruktumí s SrFel2Ol9, s výhodou se složením (Bai xSrx)Fei2O|9. Složení M vrstvy (vyjádřeno parametrem x) je s výhodou voleno tak, aby poměr Ba : Sr v M vrstvě se shodoval s poměrem Ba : Sr v Y vrstvě. M vrstva (dále zárodečná vrstva) je nanesena za takových podmínek koncentrace kovů v sólu a charakteristické rychlosti depozice (vyjádřené např. pro spincoating jako otáčky za minutu - rpm), které umožňujících vznik vrstvy s ekvivalentní tloušťkou 5 až 50 nm, s výhodou 20 až 40 nm. Pojmem ekvivalentní tloušťka je v tomto textu rozuměno tloušťce vrstvy M fáze změřené profilometrem na vzorku vytvořeném z deseti vrstev M fáze nanesených za podmínek přípravy zárodečné fáze a přepočítané na tloušťku jedné vrstvy. Např. hodnot ekvivalentní tloušťky zárodečné vrstvy mezi 20 až 40 nm připravené ze sólu podle příkladu 2 (alkoxidová cesta) je dosaženo za podmínek koncentrace Fe 0,25 až 0,5 mol/dm3 a rychlosti otáčení spin-coateru 3000 rpm.
Zárodečná vrstva plní v navrženém způsobu přípravy orientovaných vrstev hexagonálních feritů úlohu chemické bariéry a strukturního vzoru, a to díky
a. podstatně nižší teplotě krystalizace M fáze vzhledem k Y fázi (tcryst(M) ~ 450 °C, tcryst(Y) ~ 1100 °C) dochází ke vzniku epitaxní vrstvy M feritu bez patrných změn v jejím chemickém složení vlivem např. reakce s podložkou
b. podobnosti chemického složení M feritu (např. BaFei2O19) s ferity typu Y slouží jako chemická bariéra zamezující změnám v chemickém složení Y fáze, ke kterým může docházet z důvodu reakce mezi svrchní feritovou vrstvou a materiálem podložky ST
c. strukturní podobnosti M feritu s ferity typu Y usnadňuje krystalizaci Y fáze
d. hodnotám mřížkového misfitu Δ mezi strukturou SrTiO3(l 11) a strukturou M fáze (Δ5τ-μ == -6.1 %) a mezi strukturami M a Y feritu (Δμ-υ = 0.45 %) tvoří vhodný strukturní vzor a usnadňuje vznik orientované fáze Y feritu
4/ následně je stejnou technikou nanesena vrstva sólu se složením odpovídajícím některému z feritu typu Y, který může mít složení fáze vykazující magnetoelektrický jev (viz výše, dále jen „vrstva ME feritu“) umožňující vznik vrstvy o tloušťce 50 až 100 nm, která vysušením, pyrolýzou a krystalizaci vytváří souvislou vrstvu feritu. Tento krok se s výhodou provádí opakovaně s cílem připravit vrstvu o žádané tloušťce
5/ po každém cyklu nanesení, řízeného vysušení a pyrolýzy se krystalizace feritové fáze provádí způsobem prudkého ohřevu na teplotu 1100 °C po dobu několika minut. Po posledním cyklu se provádí krystalizace stejným způsobem pod dobu několika desítek minut.
Jako výchozí prekurzory lze s výhodou použít tyto skupiny látek: alkoxidy přechodných kovů a kovů alkalických zemin, ethyhexanoáty přechodných kovů a kovů alkalických zemin, β-diketonáty přechodných kovů a kovů alkalických zemin, octany kovů alkalických, dusičnany a chloridy přechodných kovů, vždy rozpuštěných ve vhodných rozpouštědlech.
Jako vhodné rozpouštědlo pro systém prekurzorů tvořený alkoxidy a/nebo ethyhexanoáty přechodných kovů a kovů alkalických zemin lze s výhodou použít alkoholy a/nebo etheralkoholy s nižší a/nebo střední délkou uhlíkového řetězce (C2 až C5).
Jako modifikátoru v případě solů tvořených v převážné míře alkoxidy přechodných kovů a kovů alkalických zemin lze s výhodou použít monoethanolaminu, diethanolaminu, triethanolaminu, nebo acetylacetonu přidaném v žádaném množství.
-3CZ 304813 B6
Jako vhodné rozpouštědlo pro systém prekurzorů tvořený dusičnany a chloridy kovů lze s výhodou použít jednoduchý vícemocný alkohol (např. ethylenglykol, propandiol, butandiol) ve směsi s vodou a jednoduchým alkoholem.
Krystalizace feritové fáze je s výhodou dosaženo vložením pyrolyzovaného vzorku vrstvy do konvenční laboratorní pece předehřáté na požadovanou teplotu, nebo použití zařízení pro prudký kontrolovaný ohřev: RTA (Rapid Thermal Annealing).
Metodu AFM (Atomic Force Microscopy) bylo zjištěno, že nanesením zárodečné vrstvy a její krystalizací výše popsaným způsobem dochází k rozpadu původně souvislé pyrolyzované vrstvy za vzniku struktury izolovaných ostrůvků/krystalitů, jak je dokumentováno na obr. 1. Tyto ostrůvky jsou tvořeny izolovanými krystality hexagonálního tvaru a mají specifickou krystalografickou orientaci vzhledem k podložce s osou c fáze SrFe^Oi^ kolmou k rovině podložky, jak bylo prokázáno v [23],
Metodami difrakce rentgenových paprsků (XRD) bylo zjištěno, že nanesením vrstvy ME feritu a její krystalizací výše popsaným způsobem dochází ke vzniku silné přednostní orientace Y fáze, kterou lze popsat vztahem (00L)Y//( 11 1)St[ 100]y//[2—1-1 ]st nebo [100]Y//[ 11—2]st (viz též na obr. 2, 3, 4). Měřením magnetických vlastností vrstvy ST/M/Y (na obr. 5) byla potvrzena silná anizotropie krystalografické orientace. Při vhodné (nízké) tloušťce zárodečné vrstvy bylo jak měřením magnetických vlastností, tak i difrakčními metodami prokázáno, že její obsah v konečném materiálu je pod mezí detekce.
K výhodám způsobu přípravy orientovaných vrstev hexagonálních feritů dle vynálezu patří předévším
a. možnost jednoduchým způsobem vyvolat růst orientované vrstvy hexagonálního feritu typu Y na monokrystalických podložkách SrTiO3(l 11)
b. technologická jednoduchost spočívající v nízkých investičních nákladech na nanášecí zařízení, v použití dostupných výchozích látek, v možnosti nanášet vrstvy v otevřené atmosféře
c. variabilita spočívající v možnosti snadné kontroly procesních parametrů významných pro vznik vrstev (stechiometrické složení, hydrodynamické parametry sólu, scénář tepelného zpracování), a v možnosti velmi rychlé adaptace metody na modifikování postupu u již známých, nebo vývoj přípravy v budoucnosti nově objevených ME feritů
d. adaptibilita CSD k metodám přípravy tenkých vrstev používaných v technologiích integrovaných obvodů.
Literatura:
[1] Η. P. J. Wijn, Chapter 10 in The Landolt-Boemstein Database, Group III Condensed Matter, Vol. 4b: Part B (eds. K. H. Hellwege, A. M. Hellwege, Springer, Verlag, Germany)) 547 [2] JP/2010061403, TDK CORP Japan [3] JP/2002000996, NEOMAX CO LTD, Japan [4] EP/1441332, FUJIFILM CORP, Japan [5] EP/0962919, FUJI PHOTO FILM CO LTD, Japan [6] WO/2012/103020, SKYWORKS SOLUTIONS, INC. USA [7] WO/2012063913, TODA KOGYO CORPORATION Japan [8] WO/2007/148438, Hitachi Metals, Ltd. Japan
-4CZ 304813 B6 [9] WO/2006/064839, Hitachi Metals, Ltd. Japan [10] US/6623879, Toda Kogyo Corp., Japan [11] N. A. Spaldin a M. Fiebig: The renaissance of magnetoelectric multiferroics, Science 309, 391 (2005) [12] R. Ramesh, N. A. Spaldin, Multiferroics: progress and prospects in thin films, Nátuře Materials, 6 (2007) 21 [13] R. W. Schwartz, Chem. Mater. 9 (1997) 2325 [14] T. Kimura,. Magnetoelectric hexaferrites, Annu. rev. Condens. Matter. Phys. 3 (2012) 93 [15] H. Kim, J. S. Horwitz, et al., J. Vac. Sci. Technol. A 17, (1999) 3111 [16] T. Fujii, A. Háráno, et al., J. Mater. Res. 16, (2001) 2471 [17] K. Komatsu, M. Nakanishi et al., J. Magn. Magn. Mater. 272-276, (2004) el 831 [18] US/7,141,311, Japan Science and Technology Agency (Saitama, JP); EP/1340716, JAPAN SCIENCE & TECH CORP, JP [19] F. F. Lange, Science 273, (1996) 903 [20] Κ. T. Miller, F. F. Lange, J. Mater. Res. 6 (1991) 2387 [21] J. H. Kim, F. F. Lange, J. Mater. Res. 14 (1999) 1626 [22] R. W. Schwarz, P. G. Clem, et al., J. Am. Ceram. Soc., 82 (1999) 2359 [23] J. Buršík, I. Drbohlav, et al., J. Solid State Chem. 84, (2011) 3085
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1: schéma konečného produktu - vrstva feritu Y na podložce SrTiO3(l 11) s nanesenou zárodečnou vrstvou feritu M.
Obr. 2: snímek skenu AFM měření a profilové skeny (příslušná poloha vyznačená barevnou čárou v AFM snímku) zárodečné vrstvy feritu M fáze (SrFenOiJ nanesené na podložce SrTiO3(lll) metodou spin-coating a krystalované při teplotě 1100 °C prudkým ohřevem. Hodnoty r.m.s. (root-mean square) udávají efektivní hodnotu drsnosti povrchu. Je patrný rozpad původně kontinuální vrstvy na vrstvu diskontinuální, tvořenou ostrůvky krystalitů hexagonálního tvaru a rozměrových parametrů odvoditelných z profilového skenu.
Obr. 3: záznam difrakce rentgenových paprsků (XRD) metodou theta-theta skenu měřený na tenké vrstvě BaSrZnCoAlFenO22, se zárodečnou vrstvou Ba0.;Sr0jFei2O|9, nanesené na podložce SrTiO3(l 11) metodou spin-coating, a krystalované při 1100 °C. Data ukazují vysokou míru přednostní orientace fáze Y na podložce SrTiO3(l 11) -jsou patrné jen reflexe řádu 001.
Obr. 4: závislost šířky v polovině výšky maxima (FWHM, Full Width in the Haif of Maximum) získané z difrakčních záznamů rentgenových paprsků omega skenů (rocking curves) měřených na rovinách 0027 na tenké vrstvě hexagonálního feritu Ba^Sr] 5Zn2Fei2O22 nanesené na podložce SrTiO3(l 11), se zárodečnou vrstvou SrFei20i9. Data umožňují semikvantitativní vyhodnocení míry přednostní orientace. Ze závislosti je patrné, že optimální podmínky (maximální možná míra orientace Y fáze při minimální možné tloušťce zárodečné vrstvy M fáze) je asi 40 mm silná M fáze. Na vloženém obrázku je příklad omega křivky měřené na Y fázi na reflexi 0027 spolu s křivkou fitu experimentálních dat Gaussovou funkcí.
Obr. 5: záznam difrakce rentgenových paprsků (XRD) metodu phi skenu měřený na vrstvě hexagonálního feritu Bao 5Sri 5Zn2Fei2O22 nanesené na podložce SrTiO3(l 11), se zárodečnou vrstvou
-5 CZ 304813 B6
SrFenOig. Z koincidence poloh jednotlivých maxim zjištěných pro podložku a fáze M a Y je patrné, že feritové fáze jsou v epitaxním vztahu ke struktuře podložky, který lze popsat v notaci „ideální orientace“ (hkl)//(h'kT), [uvw]//[u'v'w'] následujícími vztahy: (001)MY//(l 11 )srTiO3, [100]m,y//[2—1 —l]srTiO3 a (001)m,y//(1 1 l)srTiO3, [100]m,y//[1 1—2]srTiO3Obr. 6: záznam magnetických hysterezních křivek měřených za pokojové teploty na tenké vrstvě Ba2Zn2FeuO22 nanesené na podložce SrTiO3(l 11) se zárodečnou vrstvou BaFe120i9 v kolmé a podélné orientaci vnějšího magnetického pole. Z obrázku plyne výrazná magnetická anizotropie vrstvy Y feritu.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Zárodečná vrstva Sr(FeAl)120i9, ME vrstva Ba^Sn 5Zn2AlFenO22, prekurzory na bázi anorganických solí a/nebo solí organických kyselin.
l.A. Příprava zárodečné vrstvy:
0,00165 mol dusičnanu strontnatého, Sr(NO3)2, 0,01 dusičnanu hlinitého, A1(NO3)3-9H2O a 0,01 dusičnanu železitého, Fe(NO3)3-9H2O byly za stálého míchání a zahřívání na teplotu 75 °C rozpuštěny v asi 80 ml směsného rozpouštědla připraveného smícháním destilované vody, ethylenglykolu a ethanolu v objemových poměrech (1 : 2 : 2) v Erlenmayerově nádobce o objemu 250 ml opatřené uzávěrem, po dobu asi 6 hodin. Po dokonalém rozpuštění byl objem roztoku doplněn na 100 ml výše uvedeným rozpouštědlem a uschován v uzavřené nádobě za laboratorní teploty. Sol byl pak pomocí injekční stříkačky opatřené PTFE filtrem s velikosti pórů 500 nm nanesen pomocí techniky spin-coating na podložku SrTiO3(l 11). Byla použita rychlost otáček 3000 rpm po dobu 30 sec. Vzorek gelové vrstvy byl sušen při 110 °C po dobu 10 min v běžné laboratorní sušárně, a pak pyrolyzovaná na horké desce při teplotě 350 °C po dobu 5 až 10 minut. Pyrolyzovaný vzorek na lodičce z A12O3 keramiky byl přímo vložen do laboratorní pece vyhřáté na 1100°C a žíhán při této teplotě po dobu 5 minut h. Konečné žíhání probíhalo při teplotě 1100 °C po dobu 8 hodin. Veškeré kroky přípravy vrstvy probíhaly v otevřené atmosféře.
.B. příprava ME vrstvy:
0,0017 mol octanu bamatého, BaCO3, 0,0051 mol octanu strontnatého, SrCO3, 0,0374 mol ethylhexanoátu železitého, (Fe(OOCCH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3)3 0,0034 mol ethylhexanoátu hlinitého, (A1(OOCCH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3)3 a 0,0068 mol ethylhexanoátu zinečnatého, (Zn(OOCCH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3)2 byly rozpuštěny v asi 80 ml směsného rozpouštědla připraveného smícháním isopropylalkoholu a kyseliny octové v objemovém poměru 1 : 1. K tomuto rozpouštědlu byl přidán jako modifíkátor monoethanolamin (MEA) v množství 0,0068 mol (Rm = n(MEA/n(Sr+Ba) = 2, n - počet mol). Rozpouštění bylo prováděno za stálého míchání při teplotě 40 °C v Erlenmayerově nádobce o objemu 250 ml opatřené uzávěrem po dobu 6 hodin. Po dokonalém rozpuštění byl objem roztoku doplněn na objem 100 ml výše uvedeným rozpouštědlem a uschován za laboratorní teploty v uzavřené nádobě. Sol byl pak pomocí injekční stříkačky opatřené PTFE filtrem s velikostí pórů 500 nm nanesen pomocí techniky spin-coating na podložku SrTiO3(l 11) s nanesenou a zkry stal ovanou zárodečnou vrstvou. Byla použita lychlost otáček 3000 rpm po dobu 30 sec. Vzorek gelové vrstvy byl sušen při 110 °C po dobu 10 min v laboratorní sušárně, a pak pyrolyzovaná na horké desce při teplotě 350 °C po dobu 5 až 10 minut. Pyrolyzovaný vzorek na lodičce z A12O3 keramiky byl přímo vložen do laboratorní pece vyhřáté na 1100°C a žíhán při této teplotě po dobu 5 minut. Konečné žíhání probíhalo při teplotě 1100 °C po dobu 8 hodin. Veškeré kroky přípravy vrstvy probíhaly v otevřené atmosféře.
-6CZ 304813 B6
Příklad 2
Zárodečná vrstva (BaSr)Fei2OI9, ME vrstva BaSrZnCoAlFenO22, prekurzory na bázi alkoxidů.
2.A. Příprava zárodečné vrstvy:
0,0017 molu methoxyethoxidu bamatého, Ba(OCH2CH2OCH3)2, 0,0017 mol methoxyethoxidu strontnatého, Sr(OCH2CH2OCH3)2, 0,04 mol isobutoxidu železitého, Fe(OCH2CH(CH3)2)3, byly za stálého míchání a zahřívání rozpuštěny v asi 80 ml absolutizovaného isobutanolu. Navažování a míchání prekurzorů bylo prováděno v dry boxu pod ochrannou atmosférou sušeného dusíku. Rozpouštění bylo prováděno v Erlenmayerově nádobce o objemu 250 ml opatřené zpětným chladičem, pod ochrannou atmosférou sušeného dusíku, při teplotě 80 °C, po dobu 6 hodin. Po dokonalém rozpuštění a zchlazení roztoku na laboratorní teplotu bvl do roztoku přidán jako modifikátor diethanolamin (DEA) v množství 0,043 mol (RM = n(DEA)/n(Sr+Ba+Fe) = 1, n - počet mol) a roztok byl zahříván a míchán po dobu 2 h při teplotě 80 °C. Po zchlazení byl roztok doplněn na celkový objem 100 ml absolutizovaným isobutanolem a uschováván v exsikátoru za laboratorní teploty, v lOOml nádobě opatřené zábrusovým uzávěrem. Veškeré operace míchání a odebírání sólu probíhaly pod ochrannou atmosférou sušeného dusíku v dry-boxu. Sol byl pomocí injekční stříkačky opatřené PTFE filtrem s velikosti pórů 500 nm nanesen pomocí techniky spin-coating na podložku SrTiO3(l 11). Byla použita rychlost otáček 3000 ipm po dobu 30 sec. Vzorek gelové vrstvy byl sušen při 110 °C po dobu 10 min v sušárně, a pak pyrolyzován na předehřáté horké desce při teplotě 350 °C po dobu 5 až 10 minut. Pyrolyzovaný vzorek na lodičce z A12O3 keramiky byl přímo vložen do laboratorní pece vyhřáté na 1100 °C a žíhán při této teplotě po dobu 8 hodin.
2.B. Přípravy ME vrstvy:
0,005 mol methoxyethoxidu bamatého, Ba(OCH2CH2OCH3)2, 0,005 mol methoxyethoxidu strontnatého, Sr(OCH2CH2OCH3)2, 0,005 mol isobutoxidu hlinitého, A1(OCH2CH(CH3)2)3, 0,005 mol methoxyethoxidu kobaltnatého, Co(OCH2CH2OCH3)2, 0,005 mol ethylhexanoátu zinečnatého, (Zn(OOCCH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3)2 a 0,055 mol isobutoxidu železitého, Fe(OCH2CH(CH3)2)3, byly rozpuštěny v asi 80 ml absolutizovaného isobutanolu. Navažování a míchání prekurzorů bylo prováděno v dry boxu pod ochrannou atmosférou sušeného dusíku. Rozpouštění bylo prováděno v Erlenmayerově nádobce o objemu 250 ml opatřené zpětným chladičem, pod ochrannou atmosférou v Erlenmayerově nádobce o objemu 250 ml opatřené zpětným chladičem, pod ochrannou atmosférou sušeného dusíku, při teplotě 80 °C, po dobu 6 hodin. Po dokonalém rozpuštění a zchlazení roztoku na laboratorní teplotu byl do roztoku přidán jako modifikátor diethanolamin (DEA) v množství 0.08 mol (RM = n(DEA)/n(Sr+Ba+Zn+Co+Fe) = 1. n - počet mol) a roztok byl zahříván a míchán po dobu 2 h při teplotě 80 °C. Po zchlazení byl roztok doplněn na celkový objem 100 ml absolutizovaným isobutanolem a uschováván v exsikátoru za laboratorní teploty, v lOOml nádobě opatřené zábrusovým uzávěrem. Operace míchání a odebírání sólu do injekční stříkačky probíhaly pod ochrannou atmosférou sušeného dusíku v dry-boxu. Sol byl pak pomocí injekční stříkačky opatřené PTFE filtrem s velikosti pórů 500 nm nanesen pomocí techniky spin-coating na podložku SrTiO3(l 11) s nanesenou a zkrystalovanou zárodečnou vrstvou. Byla použita rychlost otáček 3000 rpm po dobu 30 sec. Vzorek gelové vrstvy byl sušen při 110 °C po dobu 10 min v sušárně, a pak pyrolyzován na předehřáté horké desce při teplotě 350 °C po dobu 5 minut. Pyrolyzovaný vzorek na lodičce z A12O3 keramiky byl přímo vložen do laboratorní pece vyhřáté na 1100 °C a žíhán při této teplotě po dobu 5 minut. Tento cyklus depozice-sušení-pyrolýza-krystalizace byl opakován s cílem zvýšit konečnou tloušťku vrstvy (BaSr)(ZnCo)AlFenO22. Typicky 10 cyklů postačilo k dosažení konečné tloušťky 1000 nm. Krystalizace po skončení posledního cyklu probíhala za teploty 1100 °C po dobu 4 hodin. Depozice, sušení a krystalizace vrstvy probíhaly v otevřené atmosféře.
-7CZ 304813 B6
Průmyslová využitelnost
Tento ekonomicky výhodný a technologicky jednoduchý způsob přípravy orientovaných tenkých vrstev hexagonálních feritů typu Y lze využít ve stávajících elektronických zařízeních využívajících elektromagnetické záření v oblasti radio-frekvencí 1 GHz až 300 GHz (GSM, satelitní komunikace a navigace, GPS, civilní a vojenská radarová technika), vyžadující elektricky nevodivé mikrovlnné materiály s nízkými dielektrickými ztrátami; nebo vedoucí k podstatnému vylepšení uvedených typů mikrovlnných zařízení v případě úspěšné implementace ME prvků do těchto zařízení díky možnosti duálního (elektrickým/magnetickým polem) ladění jejich výkonu.
Claims (14)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby orientovaných vrstev hexagonálních feritů, vyznačující se tím, že na monokrystalickou podložku z SrTiO3 s orientací řezu (111) je nanesen sol, připravený z roztoku pro fázi typu M z anorganických či metalo-organických prekurzorů se složením kovových iontů odpovídajících stechiometrii (Mel)(Me2)i20i9, přičemž Mel sestává z Ba nebo Sr nebo Pb nebo jejich směsi, Me2 sestává z Fe nebo Al nebo Ga nebo jejich směsi a koncentrace Me2 v roztoku pro fázi typu M je 0,05 až 0,4 mol/1, gelová vrstva fáze typu M z naneseného sólu je usušena, zpyrolyzována a následně vyžíhána, na tuto získanou zkrystalizovanou zárodečnou vrstvu z feritové fáze typu M je nanesen sol z roztoku pro fázi typu Y z anorganických či metaloorganických prekurzorů se složením kovových iontů odpovídajících stechiometrii (Mel)2(Me3)2(Me2)]2O22, přičemž Me3 sestává ze Zn nebo Co nebo Fe nebo jejich směsi a koncentrace Me2 v roztoku pro fázi typu Y je 0,5 až 0,7 mol/1, gelová vrstva fáze typu Y z naneseného sólu, na zkrystalizované zárodečné vrstvě z feritové fáze typu M, je usušena, zpyrolyzována a následně vyžíhána, čímž je získána zkrystalizovaná vrstva feritové fáze typu Y.
- 2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že roztok pro fázi typu M má složení kovových iontů odpovídající stechiometrii (Baj_xSrx)Me2FenO]9, přičemž stechiometrický koeficient x může nabývat kteroukoliv hodnotu v intervalu od 0 do 1 včetně krajních hodnot.
- 3. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že roztok pro fázi typu Y má složení kovových iontů odpovídající stechiometrii (Ba2_xSrx)(Me3)2Me2FenO22, přičemž stechiometrický koeficient x může nabývat kteroukoliv hodnotu v intervalu od 0 do 1,5 včetně krajních hodnot.
- 4. Způsob výroby podle nároku 2, vyznačující se tím, že roztok pro fázi typu M má složení kovových iontů odpovídající stechiometrii (Bai_xSrx)Fei2Oi9.
- 5. Způsob výroby podle nároku 3, vyznačující se tím, že roztok pro fázi typu Y má složení kovových iontů odpovídající stechiometrii (Ba2_xSrx)Zn2Fe,2O22.
- 6. Způsob výroby podle nároku 1 nebo 2 nebo 3 nebo 4 nebo 5, vyznačující se tím, že koncentrace Me2 v roztoku pro fázi typu M je 0,1 až 0,2 mol/1.
- 7. Způsob výroby podle nároku 1 nebo 2 nebo 3 nebo 4 nebo 5 nebo 6, vyznačující se tím, že sol je nanesen technikou spin-coating nebo dip-coating nebo spray-coating.
- 8. Způsob výroby podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se t í m , že sol je nanesen při 2000 až 3000 ot/min.-8CZ 304813 B6
- 9. Způsob výroby podle nároku 1 nebo 2 nebo 3 nebo 4 nebo 5 nebo 6 nebo 7 nebo 8, vyznačující se tím, že nanesená gelová vrstva je sušena při 110 °C po dobu 10 min a následně je pyrolyzována při teplotě 350 až 450 °C po dobu 5 až 10 min.
- 10. Způsob výroby podle nároku 9, vyznačující se tím, že pyrolyzovaná vrstva fáze typu M je vystavena teplotě 1100 °C po dobu 1 až 24 hodin s prudkým nárůstem teploty asi 500 °C/minutu.
- 11. Způsob výroby podle nároku 10, vyznačující se tím, že pyrolyzovaná vrstva fáze typu M je vystavena teplotě 1100 °C po dobu 4 až 8 hodin.
- 12. Způsob výroby podle nároku 9 nebo 10 nebo 11, vyznačující se tím, že pyrolyzovaná vrstva fáze typu Y je vystavena teplotě 1100 °C po dobu 2 až 5 minut s prudkým nárůstem teploty asi 500 °C/minutu.
- 13. Způsob výroby podle nároku 9 nebo 10 nebo 11 nebo 12, vyznačující se tím, že poslední pyrolyzovaná vrstva fáze typu Y je vystavena teplotě 1100 °C po dobu 1 až 12 hodin.
- 14. Způsob výroby podle nároku 13, vyznačující se tím, že poslední pyrolyzovaná vrstva fáze typu Y je vystavena teplotě 1100 °C po dobu 2 až 6 hodin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-919A CZ304813B6 (cs) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | Způsob přípravy orientovaných tenkých vrstev hexagonálních feritů |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2012-919A CZ304813B6 (cs) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | Způsob přípravy orientovaných tenkých vrstev hexagonálních feritů |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2012919A3 CZ2012919A3 (cs) | 2014-11-12 |
| CZ304813B6 true CZ304813B6 (cs) | 2014-11-12 |
Family
ID=51867892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2012-919A CZ304813B6 (cs) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | Způsob přípravy orientovaných tenkých vrstev hexagonálních feritů |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304813B6 (cs) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4189521A (en) * | 1977-07-05 | 1980-02-19 | Rockwell International Corporation | Epitaxial growth of M-type hexagonal ferrite films on spinel substrates and composite |
| US4624901A (en) * | 1985-04-04 | 1986-11-25 | Rockwell International Corporation | Intermediary layers for epitaxial hexagonal ferrite films |
| JP2002308695A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-23 | Tokyo Inst Of Technol | フェロックスプレ−ナ薄膜の製造方法及びインダクタ |
-
2012
- 2012-12-18 CZ CZ2012-919A patent/CZ304813B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4189521A (en) * | 1977-07-05 | 1980-02-19 | Rockwell International Corporation | Epitaxial growth of M-type hexagonal ferrite films on spinel substrates and composite |
| US4624901A (en) * | 1985-04-04 | 1986-11-25 | Rockwell International Corporation | Intermediary layers for epitaxial hexagonal ferrite films |
| JP2002308695A (ja) * | 2001-04-06 | 2002-10-23 | Tokyo Inst Of Technol | フェロックスプレ−ナ薄膜の製造方法及びインダクタ |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| J.C Faloh-Gandarilla a kol.: Magnetic properties of polycrystalline Sr-M and Pb-M hexaferrites thin films grown by pulsed laser deposition on Si/SiO2 substrates, Journal of Alloys and Compounds 369, 1-2, 28.4.2004, str. 195-197 * |
| Josef Bursík a kol.: Oriented SrFe12O19 thin films prepared by chemical solution deposition, Journal of Solid State Chemistry 184, 11, listopad 2011, str. 3085-3094 * |
| Y. Hoshi a kol.: Alternate layer deposition method for the deposition of c-axis oriented hexagonal barium ferrite thin films, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 177-181, leden 1998, str. 241-242 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2012919A3 (cs) | 2014-11-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Enhanced leakage and ferroelectric properties of Zn-doped BiFeO3 thin films grown by sol-gel method | |
| Ogale et al. | Functional metal oxides: new science and novel applications | |
| Kang et al. | (1− x) Ba (Zr 0.2 Ti 0.8) O 3–x (Ba 0.7 Ca 0.3) TiO 3 Ferroelectric Thin Films Prepared from Chemical Solutions | |
| EP0125507A2 (en) | Inorganic composite material and process for preparing the same | |
| Söderlind et al. | Sol–gel synthesis and characterization of Na0. 5K0. 5NbO3 thin films | |
| Wang et al. | Lead-based titanate ferroelectric thin films fabricated by a sol–gel technique | |
| Gupta et al. | Dielectric behavior of spin-deposited nanocrystalline nickel–zinc ferrite thin films processed by citrate-route | |
| Borkar et al. | Near room temperature bismuth and lithium co-substituted BaTiO3 relaxor ferroelectrics family | |
| Bao et al. | Structural, dielectric, and ferroelectric properties of PbTiO3 thin films by a simple sol–gel technique | |
| Lu et al. | An enhancement in structural and superconducting properties of Bi2212 epitaxial thin films grown by the Pechini sol–gel method | |
| Feng et al. | Effect of Fe doping on the crystallization and electrical properties of Na0. 5Bi0. 5TiO3 thin film | |
| Kumar et al. | Evidence of room temperature ferromagnetism in Zn1− x Sn x S thin films | |
| CN105399339A (zh) | 一种含掺杂元素的铁酸铋基薄膜及其制备方法 | |
| Fu et al. | New magneto‐optical film of Ce, Ga: GIG with high performance | |
| Soroka et al. | Characterization of W-type hexaferrite thin films prepared by chemical solution deposition | |
| CN101183595A (zh) | p型掺杂ZnO基稀磁半导体材料及制备方法 | |
| Bodeux et al. | Thin films sputtered from Ba2NdFeNb4O15 multiferroic targets on BaFe12O19 coated substrates | |
| Bouquet et al. | Influence of two-dimensional oxide nanosheets seed layers on the growth of (100) BiFeO3 thin films synthesized by chemical solution deposition | |
| Buršík et al. | Oriented Y-type hexagonal ferrite thin films prepared by chemical solution deposition | |
| Calzada | Sol–gel electroceramic thin films | |
| CZ304813B6 (cs) | Způsob přípravy orientovaných tenkých vrstev hexagonálních feritů | |
| CN113248248A (zh) | 固溶体多铁薄膜、制备方法及应用于5g存储技术的电子器件 | |
| CN101599364A (zh) | 一种c轴取向钡铁氧体薄膜的制备方法 | |
| Suhua et al. | Effects of Excess Bismuth on Structure and Properties of SrBi4 Ti4 O15 Ceramics | |
| Jia et al. | Anomalous dielectric properties of Ba1− xCaxTiO3 thin films near the solubility limit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20151218 |