[發明專利]鎘基鐵磁半導體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610115621.3
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN107146676B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 靳常青;陳碧娟;鄧正
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01F1/40
• 分類號: H01F1/40;H01F41/00;H01L43/10
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;張磊

本發明提供了一種鎘基鐵磁半導體材料及其制備方法，所述鎘基鐵磁半導體材料的化學式為(Sr_1?xNa_x)(Cd_1?yMn_y)₂As₂，其中x和y表示原子含量，0.03≤x≤0.25，0.03≤y≤0.25。本發明的鎘基鐵磁半導體材料純度高、穩定性好、矯頑力小、鐵磁轉變溫度高、具有負磁阻效應。

技術領域

本發明涉及半導體材料，具體涉及鎘基鐵磁半導體材料及其制備方法。

背景技術

磁性半導體是指非磁性半導體中的部分陽離子被磁性過渡金屬元素或稀土金屬離子取代后形成的磁性半導體。磁性離子摻雜到半導體中形成磁性半導體后，載流子自旋和磁性離子自旋之間存在交換耦合作用，磁性離子自旋可以產生鐵磁性極化作用，將載流子俘獲在鐵磁自旋簇中，形成磁束縛態極子。隨著外加磁場的增加，內部的束縛態磁極化子越來越多的被破壞掉，使更多的載流子被釋放出來參與導電。因此磁性半導體在電學、磁學和光學等方面具有獨特的性質，例如反常霍爾效應、巨負磁阻效應、增強磁光效應等。

磁性半導體兼具半導體和磁性材料的性質，即在一種材料中同時擁有電子的電荷和自旋兩種自由度，是一種集磁、光、電于一體的、低功耗的新型半導體，因而引起科研工作者的廣泛研究。

但是，現有的鐵磁半導體材料大多為薄膜，且存在穩定性差、純度低、對制備工藝條件要求高等問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述技術問題，本發明的實施例提供了一種鎘基鐵磁半導體材料，所述鎘基鐵磁半導體材料的化學式為(Sr_1-xNa_x)(Cd_1-yMn_y)₂As₂，其中x和y表示原子含量，0.03≤x≤0.25，0.03≤y≤0.25。

優選的，0.1≤x≤0.25，0.1≤y≤0.25。

優選的，0.125≤x≤0.2，0.125≤y≤0.2。

優選的，所述鎘基鐵磁半導體材料的晶體結構是六方晶系結構。

本發明的實施例提供了一種鎘基鐵磁半導體材料的制備方法，包括下列步驟：

1)稱取反應物并混合均勻，所述反應物中Sr：Na：Cd：Mn：As的原子含量比為(1-x):x:2(1-y):2y:2，其中0.03≤x≤0.25，0.03≤y≤0.25；

2)將混合均勻的反應物進行固相反應。

優選的，還包括：3)將所述步驟2)生成的塊體材料研碎；以及4)將所述步驟3)得到的粉末進行固相反應。

優選的，所述固相反應的溫度為700-1000℃。

優選的，所述固相反應的壓強為一個大氣壓，時間為5-30小時。

優選的，所述固相反應的壓強為1-20GPa，時間為0.5-2小時。

優選的，所述步驟1)和2)都在氬氣環境中進行。

優選的，0.1≤x≤0.25，0.1≤y≤0.25。

優選的，0.125≤x≤0.2，0.125≤y≤0.2。

優選的，所述反應物為粉末狀的SrAs、Cd、As、Mn和Na₃As。