[發明專利]金屬/Mn:TiO2/Nb:SrTiO3/金屬異質結的制備及電場調控磁性的方法

無效

• 申請號: 201410361219.4
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104167352A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 李新宇;肖劍榮;文劍鋒;王恒
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C23C14/24;C23C14/34
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種金屬/?Mn:TiO₂/?Nb:SrTiO₃/金屬異質結電場調控磁性的方法，其特征在于金屬/?Mn:TiO₂/?Nb:SrTiO₃/金屬異質結未施加偏壓時，通過超導電子干涉儀即SQUID測量其磁性質;當對金屬/M?Mn:TiO₂/?Nb:SrTiO₃/金屬異質結施加一反向偏壓使其處于低阻態后，SQUID測試其磁性質；當對異質結施加一偏壓使其處于高阻態后，SQUID測試其磁性質；能綜合分析這一電場誘導與控制的鐵磁性的物理實質；

所述金屬/?Mn:TiO₂/?Nb:SrTiO₃/金屬異質結具體步驟為：

??（1）Nb:SrTiO₃襯底先用無水丙酮去油，把Nb:SrTiO₃襯底放入無水丙酮中用超聲波清洗器清洗10-15分鐘，接著先后用無水乙醇和去離子水清洗Nb:SrTiO₃襯底，去除Nb:SrTiO₃襯底表面吸附的灰塵和碳粉顆粒，使Nb:SrTiO₃襯底表面平整而光滑，為薄膜的生長提供最佳的條件；????

（2）將金屬Mn和金屬Ti放入超高真空等離子體源輔助的分子束外延設備的坩鍋里，設定氣壓為1×10^-9-5×10^-9mbar之間，把步驟（1）所得的Nb:SrTiO₃襯底和自制的樣品托放入分子束外延設備準備室，直到分子束外延設備生長室的真空度與分子束外延設備準備室的真空度接近時，把Nb:SrTiO₃襯底送入分子束外延設備生長室的自制的樣品托上固定；將Nb:SrTiO₃襯底放入分子束外延設備生長室后，在500-600℃的溫度下用氧等離子對Nb:SrTiO₃襯底表面進行處理15-20分鐘；

（3）保持分子束外延設備生長室處于一個穩定的真空環境后，使Nb:SrTiO₃襯底的溫度保持在400-500℃；得到一個干凈平整的Nb:SrTiO₃襯底表面；與此同時我們也加熱金屬Mn和金屬Ti，通過熱電偶測量金屬Mn和金屬Ti的溫度，使金屬Mn和金屬Ti的溫度達到我們預期設定的條件；另一方面，點燃氧等離子體發生器，射頻功率設為200W，調節氧等離子體發生器使反射損失功率小于5W，這時我們會觀察到氧等離子體的焰色為淺藍色，這說明氧等離子體產生非常完全；生長時候，通過閥門調節氧分壓為1.0×10^-5-2.0×10^-5mbar，打開蒸發源上面的擋板，同時推開氧等離子氣體上面的擋板，讓蒸發出來的氣態金屬Mn和金屬Ti原子和氧等離子體一起射向Nb:SrTiO₃襯底反應，這樣生長過程就正式開始了；外延摻雜時摻雜量由金屬Mn和金屬Ti的蒸發速率決定，蒸發速率是通過坩堝溫度控制；反應結束后，在Nb:SrTiO₃襯底上制得Mn:TiO₂稀磁半導體薄膜；

（4）在步驟（3）制得的Mn:TiO₂稀磁半導體薄膜上下表面利用掩膜板分別濺射金屬薄膜或TiN薄膜以作為上下電極，即得到金屬/?Mn:TiO₂/?Nb:SrTiO₃/金屬異質結；所述金屬薄膜為Pt薄膜、Au薄膜、Ti薄膜和Al薄膜中的一種。