[發明專利]一種調控鑭鈣錳氧薄膜磁性能的方法

有效

• 申請號: 201510736240.2
• 申請日: 2015-11-03
• 公開（公告）號: CN106637161B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 董顯林;薛粉;陳瑩;王根水
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C23C20/08
• 分類號: C23C20/08
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種調控鑭鈣錳氧薄膜磁性能的方法，所述方法包括：在硅襯底上，采用化學溶液沉積法制備鑭鈣錳氧薄膜，在溶液中摻入鐵離子，通過調節鐵離子的摻雜量，實現對鑭鍶錳氧薄膜磁性能的規律性調控。本發明制備的薄膜鐵離子分布均勻、表面粗糙度低、無微裂紋，性能穩定，且具有較好的磁學性能，利用該調控方法制備的LCMO薄膜，可在較寬溫度范圍內改變其居里溫度，這對于磁場傳感器及磁電復合材料的研究有著重要的意義，在微波通信、信息、計算機、航空航天等領域有著潛在的重要應用前景。

技術領域

本發明涉及一種鑭鈣錳氧薄膜以及調控鑭鈣錳氧薄膜磁性能的方法，屬于磁性材料技術領域。

背景技術

La_0.7Ca_0.3MnO₃(LCMO)是一種鐵磁性功能材料，因其具有巨磁電阻效應、磁場誘導絕緣體-金屬相變和晶格結構轉變等行為，在高密度讀出磁頭、磁傳感器、磁電阻隨機存儲器、自旋極化晶體管等方面具有廣泛的應用前景。然而，LCMO僅可在居里溫度附近獲得巨磁電阻效應，這大大限制了其應用范圍。目前已有報道通過Fe³⁺摻雜，使其部分取代Mn³⁺，降低Mn³⁺/Mn⁴⁺的雙交換作用，從而實現LCMO陶瓷材料磁性能的規律性調控(Journal of Alloysand Compounds 502,283(2010))。研究人員也嘗試在LCMO薄膜中摻入Fe³⁺，如，S.Canulescu等用脈沖反應交叉激光束燒蝕法在LaAlO₃和SrTiO₃襯底上沉積了Fe³⁺摻雜LCMO薄膜(Progress in Solid State Chemistry 35,241(2007))，O.Arnache等用磁控濺射法在LaAlO₃和SrTiO₃襯底上制備了Fe³⁺摻雜LCMO薄膜(Physical Review B 77,214430(2008)、Microelectronics Journal 39,544(2008)、Applied Physics A 117,937(2014))。但是，至今并沒有實現LCMO薄膜磁性能規律性的調控，這限制了其在微器件中的應用。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷，本發明的目的是提供一種調控LCMO薄膜磁性能的方法，本發明采用化學溶液沉積法在Si襯底上制備LCMO薄膜，通過改變溶液中Fe³⁺摻雜量，從而實現LCMO薄膜磁性能規律性的調控。

在此，本發明提供一種調控鑭鈣錳氧薄膜磁性能的方法，所述方法包括：在硅襯底上，采用化學溶液沉積法制備鑭鈣錳氧薄膜，在溶液中摻入鐵離子，通過調節鐵離子的摻雜量，實現對鑭鈣錳氧薄膜磁性能的規律性調控。

首先，采用化學溶液沉積法制備LCMO薄膜，不但工藝簡單、成本低，而且可以十分便利的改變Fe³⁺的摻雜濃度，以便其磁性能的調控。其次，選擇Si作為薄膜襯底，利于LCMO薄膜與當今微電子材料的集成。更重要的是，本發明制備的薄膜鐵離子分布均勻、表面粗糙度低、無微裂紋，性能穩定，且具有較好的磁學性能，利用該調控方法制備的LCMO薄膜，可在較寬溫度范圍內改變其居里溫度，這對于磁場傳感器及磁電復合材料的研究有著重要的意義，在微波通信、信息、計算機、航空航天等領域有著潛在的重要應用前景。

較佳地，鐵離子的摻雜量為0～20％。

本發明中，所述化學溶液沉積法包括：

步驟1)根據化學計量比將乙酸鑭、乙酸鈣、乙酸錳和硝酸鐵加入由乙酸和水組成的混合溶劑中，加熱回流使溶劑完全溶解，得到混合溶液，向混合溶液中加入絡合劑，繼續加熱回流一定時間后，將溶液冷卻至室溫，所述混合溶劑中乙酸與水的體積比為5:1～2:1，所述絡合劑與所述混合溶液的體積比為1:5～1:7；