Name: spark plasma sintering apparatus used for the formation of strontium titanate bicrystals
Uploaded: 2017-02-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 17 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals at JoVE.com

LH minnetle mali bir Kaliforniya Üniversitesi Laboratuar Ücret ödülü ile desteklenmiştir UC Davis Grant No 1148897. Elektron mikroskobu karakterizasyonu ve SPS işleme altında ABD Ulusal Bilim Vakfı Lisansüstü Araştırma Bursu tarafından mali destek kabul (# 12-LR-238313). Moleküler Döküm Çalışmalar Sözleşme No. DE-AC02-05CH11231 altında ABD Enerji Departmanı, Bilim, Temel Enerji Bilimler Dairesi Başkanlığı tarafından desteklenmiştir.

Tek Kristal Stronsiyum Titanate 1. Numune Hazırlama NOT: Tek kristal STO bir ayna bitirmek için cilalı bir (100) yüzeyi ile birlikte verilir. <ol><li> Elmas tel kullanarak 5x5 mm 2 parçaya Bölüm STO gördü. </li><li> On beş dakika her biri için aseton, izopropanol ve metanol banyolarında ardışık 50-60 Hz ultrasonik temiz örnekler. </li><li> Hemen 200 ° C arasındaki bir sıcaklıkta tutulan bir sıcak plaka üzerine yerleştirin metanol banyosundan STO çıkarın. temizlikten sonra numuneyi ısıtarak alkol buharlaşma lekelenme oluşumunu engeller. </li><li> amonyum florür ve% 49 hidroflorik asit 1 çözeltisi: tamponlu hidroflorik asit içinde on dakika (= 4 pH) bir 6 Örnekleri. 22 Bu çözelti, bir ağırlıklı olarak (100) TiO2 sona yüzeyini oluşturan, STO etches. Tek kristal optik düz tarafı bir gökkuşağı patine varsa n gerektiğini kazınmış aşırı ve örnek olmuşturOT kullanılabilir. </li><li> dağlayıcı solüsyon on dakika sonra, izopropanol daha sonra deiyonize (Di) su içinde örnekleri yıkayın ve. Temiz ev havası kullanılarak kurutun. </li></ol> Spark Plazma Sinterleme Aparatı aracılığıyla 2. bikristal Formasyonu NOT: 5x5 mm 2 kristal kullanımı 30 mm çaplı grafit kalıp için. çapında bir kalıp daha küçük 30 mm kullanılırsa, bikristal katastrofik bağlanması sırasında kırığı. SPS cihaz tarafından uygulanan optimum çekirdek büyüklüğü ve hem de basıncın kristallerinin boyutuna oldukça bağımlıdır. <ol><li> 30 mm çapa sahip bir grafit pistona grafit kağıdı bir 30 mm daire yerleştirin. Grafit kağıdı deney esnasında grafit plançere bağlanmasından STO engeller. </li><li> Bikristal sınır oluşturacak şekilde içe dönük yerleştirilen optik olarak düz yüzeylere sahip iki 5x5 mm 2 STO tek kristalleri yığını. grafit kağıt ve pistonun üstündeki yığını ortalayın. </li><li> Üst tek çığlık döndürünSeçilen bir misorientation açısına &lt;100&gt; ekseni etrafında Stal. &lt;100&gt; eksen kristalinin optik düz bir yüzeye diktir. </li><li> piston ve kristaller üzerinde grafit kalıp kaydırın. yığılmış STO kristalleri üzerinde ikinci bir grafit kağıdı 30 mm çaplı daire ve sonra 30 mm çapında piston yerleştirin. </li><li> Kombine plungers yığını ve SPS aparatı grafit aralama (Şekil 1) üzerine ölür. </li><li> z ekseni kontrol düğmelerini kullanarak iletişim direncini en aza indirmek için 3 kN tek eksenli kuvvet uygulanır. deney boyunca, kullanıcı z-ekseni kontrol düğmeleri ile 3 kN de kuvvet tutmalısınız. </li><li> Şekil 1&#39;de gösterildiği küçük bir delik, grafit kalıp içine k-tipi termokupl yerleştirin. termokupl örnek kalıp boyunca uzanır. </li><li> Vakum butonlar kullanılarak SPS aparatına ~ 10 Pa odası basıncını ayarlayın. </li><li> Program enstrüman co aracılığıyla seçin bağ sıcaklık, süre ve ısıtma oranlarıntrol yazılımı (Tablo 1). bağlama sıcaklığı ve süresi için 70-80 ° C / dakika ısıtma hızı 50 ° C / dk bir soğutma hızını kullanır. </li><li> 12 s, düğme sinterleme aleti kullanarak DC darbe kapalı 2 s ayarlayın. Program çalıştırmak için ayarlandıktan sonra bir ~ 4 V darbeli önyargı ve ~ 550 A akım örnek adım adım uygulanır. </li><li> makinede start düğmesine basın. </li><li> Program sona erdiğinde örnek çıkarın. bikristal oluşumundan sonra, numune nedeniyle SPS aygıtının azaltarak çevreye gri-siyah görünecektir. </li><li> tavlanması ve havadaki örnek yeniden oksitlenmesi için, 140 saat boyunca 1200 ° C arasında bir sıcaklıkta bir yüksek sıcaklık fırını kullanarak, bu işlem sırasında herhangi bir baskı uygulanır. Tavlama parametreleri Hutt ve arkadaşları tarafından yapılan bir önceki çalışmaya göre seçildi. burada yüksek vakum 13 içinde oluşturulmuş bicrystals. Tavlama işleminden sonra, numune, tam beyaz olmayan bir renk ortaya çıkarır ve oksitlenir. </li></ol><ol><li> Elmas tel ile Kesit bikristal 5x1 mm 2 bölüm halinde gördüm. </li><li> Elmas vatka film ile Polonya kesit örnekleri. elmas vatka filmde tane iriliği kademeli olarak 0.1 um 9 mikron indirilmiştir. çizikler yüzey üzerinde homojen bir kez daha küçük tane büyüklüğüne değiştirin. filmi alıştırma 9 um 6 mikron bir saatin ters yönünde merdane hareketi kullanın. 6 mikron mikron ila 0.1 alıştırma film için bir salınım örnek kafası ile bir saatin ters yönünde merdane hareketi kullanın. </li><li> mat bir bez kullanılarak iki dakika boyunca koloidal silika ile Polonya kesit örnekleri. Sürekli saat yönünün tersine merdane hareket ve titreşen örnek kafa ile hasır üzerine kolloidal silika dökün. </li><li> Onbeş saniye örnek çıkarmadan önce, kolloidal silika dökme durdurmak ve merdane üzerine DI su dökün. On beş saniye süreyle DI su dökün örneği kaldırmak ve hemen örnek durulayın1 dakika için deiyonize suda. Bu prosedür takip edilmezse, koloidal silis numunenin yüzeyini bağ ve elektron mikroskobu (SEM) tarama sırasında tahıl sınır belirsiz olacaktır. </li><li> Örnek optik bir düz yüzeye parlatılır sonra, arka arkaya beş dakika her biri için aseton, izopropanol ve metanol banyolarında ultrasonik temiz örnekler. </li><li> Hemen 200 ° C arasındaki bir sıcaklıkta tutulan bir sıcak plaka üzerine yerleştirin metanol banyosundan STO çıkarın. temizlikten sonra numuneyi ısıtarak alkol buharlaşma lekelenme oluşumunu engeller. </li><li> Dağı örnek koloidal grafit kullanarak örnek bir saplama üzerine yüzeyini cilalı. </li><li> karbon 2-3 nm ile ceket örnek yüzeyini sputter. 0.2 nm / nabız, 0.2 A / nabız mevcut adım oranı, 40 A darbe akımının, 2 s darbe uzunluğu ve 50 maksimum darbeler bir darbe çözünürlüğü: karbon kaplayıcı için aşağıdaki parametreleri kullanın. </li></ol> 4. FIB Bakır Izgara Temizleme <ol><li> 1 saat her biri için bir sonra aseton ve izopropanol banyosunda bakır FIB ızgara yerleştirin. </li><li> 10 dakika boyunca Plazma temiz bakır FIB ızgara. </li></ol> Transmisyon Elektron Mikroskopisine (TEM) odaklanmış iyon demeti (FİB) cihaz ile lamelinin 5. hazırlanması NOT: FIB hazırlanmasında kullanılan tüm parametreler yazdığınız veya FIB cihazı yazılımı açılır menü seçilir. <ol><li> FIB aygıtında STO örnek ve bakır FIB ızgara yerleştirin. Etap 7 mm yer almaktadır. </li><li> Iki tek kristaller, yani tane sınırı arasındaki arayüz boyunca ilgi bir bölge bulun. </li><li> Patterning diyalog kutusunu seçin. Desenlendirme Kontrolü, uygulama özelliği Ce-dep yüzeye sahip Dikdörtgen Desenlendirme Aracı&#39;nı seçin. Gaz enjeksiyon için C-dep yerleştirin. C 15 × 2 × 2 mikron 3 koruyucu tabaka yatırınarbon 5.0 kV, 13.0 nA bir akım gerilim elektron ışını ve 0 ° &#39;lik bir eğim açısını kullanarak. C-dep geri çekin. </li><li> Patterning diyalog kutusunu seçin. Desenlendirme Kontrolü, uygulama özelliği W-DEP ile Dikdörtgen Desenlendirme Aracı&#39;nı seçin. Gaz enjeksiyon için W-dep yerleştirin. 30.0 kV, 0.3 nA bir akımın bir voltajda iyon ışını kullanarak tungsten Depozito 15 × 2 × 2 mikron 3 koruyucu tabaka ve 52 ° &#39;lik bir eğim açısı. W-dep geri çekin. </li><li> Patterning diyalog kutusunu seçin. Desenlendirme Kontrolü, uygulama özelliği Si ile düzenli Kesit Desenlendirme Aracı&#39;nı seçin. 30.0 kV, 30.0 nA bir akım ve iyon ışını aracılığı ile 52 ° &#39;lik bir eğim açısının bir voltajda üst model için alt desen ve 22 × 27 × 15 mm 3 22 × 25 × 15 mm 3 kullanın. desen, koruyucu tabakanın her iki tarafına da bir siper değirmen oluşturur. </li><li> Patterning diyalog kutusunu seçin. Desenlendirme Kontrolünde Temiz seçinuygulama özelliği Si ile Bölüm Desenlendirme Aracı çapraz. 30.0 kV bir voltajda, üst ve alt kalıp ve iyon ışını ile 1,0 nA akımı 22 x 3 x 60 um 3 kullanın. eğim açısı alt desen için 53.5 ° ve üst desen için 50.5 ° &#39;dir. desen düzenli kesit desen kaynaklanan perdeleme desen döşenen lamel yüzeyini temizler. </li><li> uygulama özelliği Si ile Dikdörtgen Desenlendirme aracını kullanarak numune içine J-desen kesin. 30.0 kV voltaj ve iyon ışını ile 1,0 nA akımda genişliği 2 um kullanın. </li><li> Kolay Lift diyalog kutusunu seçin. park konumuna mikromanipülatör yerleştirin. Mikromanipülatör indirin ve 5.4 detaylandırılan işlemi kullanarak bir tungsten kaynak yoluyla bakır FIB ızgarasına örneği ekleyin. </li><li> 5.7 ayrıntılı olarak açıklanan adımları kullanarak, bir gerilim ile iyon ışını kullanarak örnek orijinal J desen devam U kalıp μcut30.0 kV ve 1.0 nA bir akım. </li><li> Toplu numune üzerinde mikromanipülatör üzerinden lamel kaldırın. </li><li> tane sınırı artık iyon ışınına paralel böylece, mikromanipülatör 180 ° döndürün, ancak iyon ışını dik. </li><li> Volfram 30.0 kV voltajda iyon ışını ve 0.3 nA bir akımı ile 5.4 ayrıntılarıyla adımları kullanarak bir bakır FIB ızgarasına lamel kaynak. </li><li> 30.0 kV voltajda iyon ışını ve 1.0 nA bir akımı ile 5.7 ayrıntılarıyla adımları kullanarak lamel gelen mikromanipülatör kesin. </li><li> 5.3 ayrıntılarıyla adımları tekrarlayın. 5.0 kV, 13.0 nA bir akımının bir voltajda bir elektron ışını ile bir karbon 15 x 2 x 4 um 3 koruyucu tabaka ve 0 ° &#39;lik bir eğim açısını bırakın. </li><li> 5.4 ayrıntılarıyla adımları tekrarlayın. 30.0 kV, 0.3 nA bir akımın bir gerilimde bir iyon ışını kullanarak tungsten Depozito 15 × 2 × 8 mikron 3 koruyucu tabaka ve 52 ° &#39;lik bir eğim açısı. </li><li> İleİyon demeti, 30.0 kV voltaj ve 0.5 nA sistematik düşüş akımı, 0.3 Na ve 0.1 nA kullanılarak yaklaşık 200 nm Örnek ince. Bu aşamada, bir temizleme kesit deseni kullanıldığında ve örnek 52 ±± 1.5 ° &#39;lik bir açıyla eğimlidir. </li><li> iyon ışını ile, ince bir örneği 5.0 kV voltaj ve 77.0 Pa&#39;lık bir akımı kullanarak saydamlık elektron. Bu aşamada, bir dikdörtgen model 52 ± 3 ° &#39;lik bir eğim açısı kullanılmaktadır. </li><li> 500 eV gerilim ve 150 uA bir akımda numune temizleyerek FIB kaynaklanacak amorf hasar çıkarın. </li><li> taramalı transmisyon elektron mikroskobu (STEM) TEM tutucu ve uç tutucu yerleştirin TEM örnek. Seç &#39;Yakalama&#39;, görüntü örnek tane sınırı. </li></ol>

<ol>
	<li>Munir, Z. A., Anselmi-Tamburini, U., Ohyanagi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+electric+field+and+pressure+on+the+synthesis+and+consolidation+of+materials:+A+review+of+the+spark+plasma+sintering+method.">The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: A review of the spark plasma sintering method.</a> J. Mater. Sci. 41 (3), 763-777 (2006).</li><li>Chen, W., Anselmi-Tamburini, U., Garay, J. E., Groza, J. R., Munir, Z. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamental+investigations+on+the+spark+plasma+sintering/synthesis+process:+I.+Effect+of+dc+pulsing+on+reactivity.">Fundamental investigations on the spark plasma sintering/synthesis process: I. Effect of dc pulsing on reactivity.</a> Mater. Sci. Eng. A. 394 (1-2), 132-138 (2005).</li><li>Holland, T. B., Anselmi-Tamburini, U., Mukherjee, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+fields+and+the+future+of+scalability+in+spark+plasma+sintering.">Electric fields and the future of scalability in spark plasma sintering.</a> Scr. Mater. 69 (2), 117-121 (2013).</li><li>Wan, J., Duan, R., Mukherjee, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spark+plasma+sintering+of+silicon+nitride/silicon+carbide+nanocomposites+with+reduced+additive+amounts.">Spark plasma sintering of silicon nitride/silicon carbide nanocomposites with reduced additive amounts.</a> Scr. Mater. 53 (6), 663-667 (2005).</li><li>Carney, C. M., Mogilvesky, P., Parthasarathy, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidation+Behavior+of+Zirconium+Diboride+Silicon+Carbide+Produced+by+the+Spark+Plasma+Sintering+Method.">Oxidation Behavior of Zirconium Diboride Silicon Carbide Produced by the Spark Plasma Sintering Method.</a> J. Amer. Ceram. Soc. 92 (9), 2046-2052 (2009).</li><li>Dupeux, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+Oriented+Two-Phase+Bicrystals+by+Diffusion+Bonding+Technique.">Production of Oriented Two-Phase Bicrystals by Diffusion Bonding Technique.</a> J. Cryst. Growth. 66, 169-178 (1984).</li><li>Castro, R., van Benthem, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Sintering: mechanisms of convention nanodensification and field assisted processes. 35, (2012).</li><li>Byeon, S. C., Hong, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field+assisted+bonding+of+ceramics.">Electric field assisted bonding of ceramics.</a> Mater. Sci. Eng. A. 287 (2), 159-170 (2000).</li><li>Wang, J., Conrad, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+the+space+charge+to+the+grain+boundary+energy+in+yttria-stabilized+zirconia.">Contribution of the space charge to the grain boundary energy in yttria-stabilized zirconia.</a> J. Mater. Sci. 49 (17), 6074-6080 (2014).</li><li>Fujimoto, M., Kingery, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructures+of+SrTiO3+Internal+Boundry+Layer+Capacitors+During+and+After+Processing+and+Resultant+Electrical+Properties.">Microstructures of SrTiO3 Internal Boundry Layer Capacitors During and After Processing and Resultant Electrical Properties.</a> J. Amer. Ceram. Soc. 68 (4), 169-173 (1985).</li><li>Mitsuma, 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=Structures+of+a+&#931;+=+9,+[110]/{221}+symmetrical+tilt+grain+boundary+in+SrTiO3.">Structures of a &#931; = 9, [110]/{221} symmetrical tilt grain boundary in SrTiO3.</a> Journal of Materials Science. 46 (12), 4162-4168 (2011).</li><li>Ikuhara, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grain+Boundary+and+Interface+Structures+in+Ceramics.">Grain Boundary and Interface Structures in Ceramics.</a> J. Ceram. Soc. Jpn. 109 (7), S110-S120 (2001).</li><li>Hutt, S., Kienzle, O., Ernst, F., Ruhle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processing+and+Structure+of+Grain+boundaries+in+Strontium+Titanate.">Processing and Structure of Grain boundaries in Strontium Titanate.</a> Z. Metallkd. 92 (2), 105-109 (2001).</li><li>Takahisa, Y., Ikuhara, Y., Sakuma, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current-voltage+characteristics+across+45&#9702;+symmetric+tilt+boundary+in+highly+donor-doped+SrTiO3+bicrystal.">Current-voltage characteristics across 45&#9702; symmetric tilt boundary in highly donor-doped SrTiO3 bicrystal.</a> J. Mater. Sci. Lett. 20, 1827-1829 (2001).</li><li>Hill, A., Wallach, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+Solid+State+Diffusion+Bonding.">Modelling Solid State Diffusion Bonding.</a> Acta Metall. 37 (9), 2425-2437 (1989).</li><li>Sato, Y., 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=Non-linear+current-voltage+characteristics+related+to+native+defects+in+SrTiO3+and+ZnO+bicrystals.">Non-linear current-voltage characteristics related to native defects in SrTiO3 and ZnO bicrystals.</a> Sci. Technol. Adv. Mater. 4 (6), 605-611 (2003).</li><li>Hirose, S., Nishimura, H., Niimi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resistance+switching+effect+in+Nb-doped+SrTiO[sub+3]+(100)+bicrystal+with+(100)+&#8764;45&#176;+twist+boundary.">Resistance switching effect in Nb-doped SrTiO[sub 3] (100) bicrystal with (100) &#8764;45&#176; twist boundary.</a> J. App. Phys. 106 (4), 043711-043716 (2009).</li><li>Hutt, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Doctoral Thesis. , (2002).</li><li>Brunner, D., Taeri-Baghbadrani, S., Sigle, W., Ruhle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suprising+Results+of+a+Studay+on+the+Plasticity+in+Strontium+Titanate.">Suprising Results of a Studay on the Plasticity in Strontium Titanate.</a> J. Amer. Ceram. Soc. 84 (5), 1161-1163 (2001).</li><li>Gumbsch, P., Taeri-Baghbadrani, S., Brunner, D., Sigle, W., Ruhle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity+and+an+inverse+brittle-to-ductile+transition+in+strontium+titanate.">Plasticity and an inverse brittle-to-ductile transition in strontium titanate.</a> Phys. Rev. Lett. 87 (8), 085501-085504 (2001).</li><li>Taeri, S., Brunner, D., Sigle, W., Ruhle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deformation+Behavior+of+Strontium+Titanate+between+Room+Temperature+and+1800K+under+Ambient+Pressure.">Deformation Behavior of Strontium Titanate between Room Temperature and 1800K under Ambient Pressure.</a> Z. Metallkd. 95, 433-446 (2004).</li><li>Takahashi, K., Ohtomo, A., Kawasaki, M., Koinuma, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+Processing+and+Characterization+of+SrTiO3+Single+Crystals+and+Bicrystals+for+High+Tc+Superconducting+Film+Substrate.">Advanced Processing and Characterization of SrTiO3 Single Crystals and Bicrystals for High Tc Superconducting Film Substrate.</a> Mater. Sci. Eng. B. 41, 152-156 (1996).</li><li>Rhodes, W. H., Kingery, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dislocation+Dependence+of+Cationic+Diffusion+in+SrTiO3.">Dislocation Dependence of Cationic Diffusion in SrTiO3.</a> J. Amer. Ceram. Soc. 49 (10), 521-526 (1966).</li><li>Yamamoto, T., Hayashi, K., Ikuhara, Y., Sakuma, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grain+Boundary+Structure+and+Electrical+Properties+in+Nb-Doped+SrTiO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;+Bicrystals.">Grain Boundary Structure and Electrical Properties in Nb-Doped SrTiO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; Bicrystals.</a> Key Eng. Mater. 181-182, 225-230 (2000).</li><li>Fitting, L., Thiel, S., Schmehl, A., Mannhart, J., Muller, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subtleties+in+ADF+imaging+and+spatially+resolved+EELS:+A+case+study+of+low-angle+twist+boundaries+in+SrTiO3.">Subtleties in ADF imaging and spatially resolved EELS: A case study of low-angle twist boundaries in SrTiO3.</a> Ultramicroscopy. 106 (11-12), 1053-1061 (2006).</li><li>Hughes, L. A., van Benthem, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+SrTiO3+bicrystals+using+spark+plasma+sintering+techniques.">Formation of SrTiO3 bicrystals using spark plasma sintering techniques.</a> Scr. Mater. 118, 9-12 (2016).</li></ol>

We have nothing to disclose.

1,200 ° C yapışma sıcaklığı sıcaklığında küçük değişiklikler büyük ölçüde tüm difüzyon bağlama mekanizmalarının kinetiklerini etkileyebilir gibi difüzyon en üst düzeye çıkarmak üzere seçilmiştir. 1,200 ° C arasında bir sıcaklık STO kırılgan-sünek geçiş sıcaklığı kapsamı içinde değildir. Ancak, örnek bu sıcaklıkta gevrek kırılma uygulandı. STO olduğu gibi STO bikristal felaket başarısızlık ~ 1200 ° C&#39;de% 0.5 sünekliği beklenmedik değildi. Ayrıca, örne...

<html> Spark plazma sinterleme (SPS) toz hızlı yoğunlaşmaya yüksek tek eksenli basınç ve darbeli akım potansiyel uygulama 1 sıkıştırır olduğu bir tekniktir. Ek sinterleme yardımcıları, 2, 3, 4, 5, gerekli olan bu teknik, aynı zamanda, silikon nitrit / silikon karbid, zirkonyum borür / silikon karbür, silisyum karbür gibi çeşitli malzemeler, kompozit yapılarının başarılı bir şekilde oluşumuna yol açar. Sıcak presleme geçmişte zorlu olmuştu geleneksel bu kompozit yapıların sentezi. SPS tekniği ile yüksek tek eksenli basınç ve hızlı ısıtma hızı uygulama tozları ve kompozit konsolidasyon artırır iken, literatürde 2, 3 tartışılan bu gelişmiş yoğunlaşma neden fenomen,class = &quot;xref&quot;&gt; 6, 7. Ayrıca sadece tane sınır oluşumu üzerine elektrik alanların etkisi ile ilgili sınırlı bilgi ve tane sınırı çekirdekleri 8, 9 sonuçlanan atom yapılarını söz konusudur. Bu temel yapılar yüksek gerilim kapasitörlerin elektrik arıza ve seramik oksitlerin 10 mekanik dayanıklılığı ve katılığını içeren SPS sinterlenmiş malzemeler fonksiyonel özelliklerini belirlemek. Bu nedenle, uygulanan akımın olarak SPS işlem parametrelerinin bir fonksiyonu gibi temel tane sınırı yapısı, bir maddenin, genel fiziksel özellikleri manipülasyon için gereklidir. Sistematik SPS destekleyen temel fiziksel mekanizmaları aydınlatmak için bir yöntem belirli tane sınır yapıları, yani bicrystals oluşmasıdır. Bir bikristal daha sonra iki tek kristaller, manipülasyonu ile oluşturulur DIFFUBelirli misorientation ile bağlanmış sion 11 açıları. Bu yöntem, bir işlem parametrelerinin bir fonksiyonu takviye konsantrasyonu ve katışkı ayrıştırma 12, 13, 14 gibi temel tane sınırı iç kısım yapılarını araştırmak için kontrollü bir şekilde sağlar. Sıcaklık, süre, basınç, yapıştırma, bir atmosfer 15: Difüzyon yapıştırma dört parametre bağlıdır. Stronsiyum titanat konvansiyonel Difüzyon (SrTiO 3, STO) tipik olarak bicrystals 1,400-1,500 ° C bir sıcaklık aralığı içinde, 1 MPa altında bir basınçta gerçekleşir ve zaman ölçekleri 3 ile 20 saat 13, 14, 16, 17 arasında değişen. Bu çalışmada, bir SPS tertibatında yapıştırma c önemli ölçüde daha düşük sıcaklık ve zaman ölçeklerinde elde edilirgeleneksel yöntemlere omparison. SPS önemli ölçüde böylece kendi mikro manipülasyon yoluyla bir malzemenin özelliklerinin avantajlı kontrolünü sağlayarak, tane büyümesini sınırlar aracılığıyla polikristal malzemeler için, sıcaklık ve zaman ölçekleri azalır. SPS cihaz, bir 5 x 5 mm 2 örnek için, 140 MPa asgari basınç uygulamaktadır. Geleneksel difüzyon bağlama sıcaklığı aralığı içinde, Hutt ve diğ. bağlama basıncı MPa 18 10 aştığında STO anlık kırığı rapor. Ancak, STO belirten bağlama basıncı belirli sıcaklıklarda 10 MPa aşabilir, sıcaklığa bağlı plastisite davranışı sergiler. 1.200 ° C&#39;ın üzerinde, 700 ° C&#39;nin altında, STO numunenin anında kırık olmadan uygulanabilir daha büyük 120 MPa vurgulamaktadır hangi belli bir yumuşaklık arzetmektedir. 700-1,200 ° C ara sıcaklık aralığı içinde, STO s kırılgan ve deneyimleri anlık kırığı10 MPa daha büyük topuzlar. 800 ° C &#39;de, STO 200 MPa 19, 20, 21 daha az gerilimlerde kırılma önce hafif deforme sahiptir. Bu nedenle, SPS cihaz ile STO bikristal oluşumu için bağlanma sıcaklıkları uygun maddenin yoğurulabilirliği davranışına uygun olarak seçilmelidir.

<table><tbody><tr><td>Strontium titanate single crystal (100)</td><td>MTI Corporation</td><td>STOa101005S1-JP</td><td></td></tr><tr><td>Buffered oxide etch, hyrofluoric acid 6:1</td><td>JT Baker</td><td>&amp;nbsp;MBI 1178-03</td><td></td></tr><tr><td>Scanning electron microscope (SEM)</td><td>FEI</td><td>Model: 430 NanoSEM</td><td></td></tr><tr><td>SPS apparatus&amp;nbsp;</td><td>Sumitomo Coal Mining Co</td><td>Model: Dr. Sinter 5000 SPS Apparatus</td><td></td></tr><tr><td>High Temperature Furnace</td><td>Thermolyne</td><td>Model: 41600</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonic Cleaner</td><td>Bransonic</td><td>Model: 221</td><td></td></tr><tr><td>Mechanical polisher</td><td>Allied High Tech Products</td><td>15-2100-TEM</td><td></td></tr><tr><td>Diamond lapping film</td><td>3M</td><td>660XV</td><td>1 &amp;#956;m to 9 &amp;#956;m Grit Size</td></tr><tr><td>Diamond lapping film</td><td>3M</td><td>661X</td><td>0.5 &amp;#956;m to 0.1 &amp;#956;m Grit Size</td></tr><tr><td>Colloidal silica</td><td>Allied High Tech Products</td><td>180-20000</td><td>0.05 &amp;#956;m Grit Size</td></tr><tr><td>Sputter coater</td><td>QuorumTech</td><td>Model: Q150RES</td><td></td></tr><tr><td>Focused ion beam (FIB) instrument&amp;nbsp;</td><td>FEI</td><td>Model: Scios dual-beamed focused ion beam (FIB) instrument&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Nanomill TEM specimen preparation system</td><td>Fischione Instruments</td><td>Model: 1040</td><td></td></tr><tr><td>Transmission electron microscope (TEM)&amp;nbsp;</td><td>JEOL</td><td>Model: JEM2500 SE&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Scanning transmission electron microscope (STEM)</td><td>FEI</td><td>Model: TEAM 0.5&amp;nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

spark plasma sintering apparatus used for the formation of strontium titanate bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

Yapıştırma sıcaklık, süre ve misorientation açısı STO bikristal (Tablo 1) mümkün olan en yüksek bağlanmış arayüz kısmı için gereken uygun parametreleri belirlemek amacıyla, değiştirilmiş. Arayüz tane sınırı SEM görüntüleme (Şekil 2a) sırasında görünür değilken &#39;bağlanmış&#39; olarak kabul edildi. Karanlık bir görüntü kontrastı veya boşluklar sınır konumu (Şekil 2b) mevcut iken A &#39;b...

Watch this Scientific Journal Video about Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals at JoVE.com

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Stronsiyum Titanate Bicrystals Oluşumunda Kullanılan Plazma Sinterleme Aparatı Spark

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

spark-plasma-sintering-apparatus-used-for-formation-strontium

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

9.8K Görüntüleme.  University of California, Davis. A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed. 

Video: Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

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 ...

Mühendislik

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

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

We demonstrate a novel synthesis strategy for the preparation of Pr-doped SrTiO3 ceramics via a combination of solid state reaction and spark plasma sintering techniques. Polycrystalline ceramics possessing a unique morphology can be achieved by optimizing the process parameters, particularly spark plasma sintering heating rate. The phase and morphology of the synthesized ceramics were investigated in detail using X-ray diffraction, scanning electron microcopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy. It was observed that the grains of these bulk Pr-doped SrTiO3 ceramics were enhanced with Pr-rich grain boundaries. Electronic and thermal transport properties were also investigated as a function of temperature and doping concentration. Such a microstructure was found to give rise to improved thermoelectric properties. Specifically, it resulted in a significant improvement in carrier mobility and the thermoelectric power factor. Simultaneously, it also led to a marked reduction in the thermal conductivity. As a result, a significant improvement (> 30%) in the thermoelectric figure of merit was achieved for the whole temperature range over all previously reported maximum values for SrTiO3-based ceramics. This synthesis demonstrates the steps for the preparation of bulk polycrystalline ceramics of non-uniformly Pr-doped SrTiO3.

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

A protocol for the synthesis and processing of polycrystalline SrTiO3 ceramics doped non-uniformly with Pr is presented along with the investigation of their thermoelectric properties.

Muntazam olmayan biçimde Pr-katkılı SrTiO sentezi<sub&gt; 3</sub&gt; Seramik ve Bunların termoelektrik Özellikleri

We demonstrate a novel synthesis strategy for the preparation of Pr-doped SrTiO3 ceramics via a combination of solid state reaction and spark plasma ...

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 ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) scaffolds with tunable specific surface areas up to 80 m2&#183;g-1. An aqueous solution of a zirconium salt, yttrium salt, and glucose is mixed with propylene oxide (PO) to form a gel. The gel is dried under ambient conditions to form a xerogel. The xerogel is pressed into pellets and then sintered in an argon atmosphere. During sintering, a YSZ ceramic phase forms and the organic components decompose, leaving behind amorphous carbon. The carbon formed in situ serves as a hard template, preserving a high surface area YSZ nanomorphology at sintering temperature. The carbon is subsequently removed by oxidation in air at low temperature, resulting in a porous, nanostructured YSZ scaffold. The concentration of the carbon template and the final scaffold surface area can be systematically tuned by varying the glucose concentration in the gel synthesis. The carbon template concentration was quantified using thermogravimetric analysis (TGA), the surface area and pore size distribution was determined by physical adsorption measurements, and the morphology was characterized using scanning electron microscopy (SEM). Phase purity and crystallite size was determined using X-ray diffraction (XRD). This fabrication approach provides a novel, flexible platform for realizing unprecedented scaffold surface areas and nanomorphologies for ceramic-based electrochemical energy conversion applications, e.g. solid oxide fuel cell (SOFC) electrodes.

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

A protocol for fabricating porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ) scaffolds at temperatures between 1,000 &#176;C and 1,400 &#176;C is presented.

tarafından Nano yapılı yitriya stabilize-Zirkonyum (YSZ) iskelelerinin Yüksek Sıcaklık Fabrikasyon<em&gt; Situ</em&gt; Karbon şablonu Kserojeller

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

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 ...

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with diverse customization options and favorable production methods is increasing continuously. With fused filament fabrication (FFF), it is possible to produce large and complex components quickly with high material efficiency. In FFF, a continuous thermoplastic filament is melted in a heated nozzle and deposited below. The computer-controlled print head is moved in order to build up the desired shape layer by layer. Investigations regarding printing of metals or ceramics are increasing more and more in research and industry. This study focuses on additive manufacturing (AM) with a multi-material approach to combine a metal (stainless steel) with a technical ceramic (zirconia: ZrO2). Combining these materials offers a broad variety of applications due to their different electrical and mechanical properties. The paper shows the main issues in preparation of the material and feedstock, device development, and printing of these composites.

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

This study shows multi-material additive manufacturing (AM) using fused filament fabrication (FFF) of stainless steel and zirconia.

Erimiş filaman imalatı Metal-seramik bileşenler (FFF)

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with ...

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

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 (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

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 ...

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio frequency (RF) magnetron sputtering. LSMO nanoparticles were deposited with diameters from 10 to 20 nm and heights between 20 and 50 nm. At the same time, (Gd) Ba2Cu3O7&#8722;&#948; ((Gd) BCO) films were fabricated on both undecorated and LSMO nanoparticle decorated STO substrates using RF magnetron sputtering. This report also describes the properties of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 quasi-bilayer films structures (e.g., crystalline phase, morphology, chemical composition); magnetization, magneto-transport, and superconducting transport properties were also evaluated.

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7ÃƒÆ’Ã‚Â¢Ãƒâ€¹Ã¢â‚¬Â 'ÃƒÆ’Ã…Â½ Â´/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 STO Single-crystal Substrates

Here, we present a protocol to grow LSMO nanoparticles and (Gd) BCO films on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio frequency (RF)-sputtering.

Radyo frekansı Magnetron GdBa2Cu3O7−δfışkırtması / La0,67Sr0,33MnO3 yarı bilayer Filmler SrTiO3 (STO) tek-kristal yüzeyler üzerinde

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio ...

Stronsiyum Titanate Bicrystals Oluşumunda Kullanılan Plazma Sinterleme Aparatı Spark

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

Muntazam olmayan biçimde Pr-katkılı SrTiO sentezi

Atomik Katman Biriktirme aracılığıyla Germanyum üzerinde Perovskit Stronsiyum Titanate Epitaksiyel Büyüme

tarafından Nano yapılı yitriya stabilize-Zirkonyum (YSZ) iskelelerinin Yüksek Sıcaklık Fabrikasyon

Büyüme ve Elektrostatik/kimyasal özellikleri Metal/LaAlO₃/SrTiO₃ Heterostructures

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

Erimiş filaman imalatı Metal-seramik bileşenler (FFF)

Toplu ve bileşimsel varyant entropi stabilize oksit ince Film sentezi

Radyo frekansı Magnetron GdBa₂Cu₃O₇₋_δfışkırtması / La_0,67Sr_0,33MnO₃ yarı bilayer Filmler SrTiO₃ (STO) tek-kristal yüzeyler üzerinde