[發(fā)明專利]一種同軸自旋電容及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611034674.9
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN106783809A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭暉;王韻秋;段純剛
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L23/64
• 分類號(hào): H01L23/64
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)31215
• 代理人: 徐筱梅,張翔

本發(fā)明公開了一種同軸自旋電容及制備方法，其制備方法是在非磁性導(dǎo)體上沉積一層磁性材料，然后插入導(dǎo)電離子溶膠中；所述非磁性導(dǎo)體為銅、鋁等導(dǎo)電金屬及合金或氟摻雜的氧化錫、氧化銦錫等導(dǎo)電氧化物；磁性材料為鎳、鈷、鐵等鐵磁金屬及其合金或分子磁性材料；所述導(dǎo)電離子溶膠為導(dǎo)電離子液制成的離子膠。本發(fā)明所制備的自旋電容中所存儲(chǔ)的電子自旋方向一致，具有存儲(chǔ)電子自旋信息的功能。其制備方法操作步驟簡單，成本低，易于實(shí)施，并且安全、環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自旋電子器件制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種同軸圓柱形自旋電容及制備方法。

背景技術(shù)

21世紀(jì)面臨的巨大的挑戰(zhàn)之一是能量存儲(chǔ)，另一方面自旋電子器件由于可以對物質(zhì)的磁性和介電等性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，在信息存儲(chǔ)方面已經(jīng)有很廣泛的應(yīng)用。將這兩個(gè)方面結(jié)合起來就產(chǎn)生了一個(gè)新的概念—自旋電容。和普通電容相比，它不僅可以存儲(chǔ)電荷，更重要的是可以儲(chǔ)存自旋。目前，在金屬(Science，2007，315，349-351)和半導(dǎo)體(Science，2003，301, 943-945 )中已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了電場對矯頑場調(diào)控。電場對居里溫度的調(diào)控也在金屬(Nature，2000，408, 944-946)和半導(dǎo)體(Nat.Mater，2011，10, 853-856)中實(shí)現(xiàn)了。但是電場對飽和磁矩調(diào)控的研究還是非常少。有報(bào)道在鐵磁半導(dǎo)體(Ga,Mn)As中發(fā)現(xiàn)了電場對飽和磁矩調(diào)控的可行性(Nat. Phys，2010，6，22-25)，但是由于只能在低溫下實(shí)現(xiàn)，不利于實(shí)際應(yīng)用。另外同樣的效應(yīng)也在鐵磁金屬中發(fā)現(xiàn)了，然后制備這類器件需要先進(jìn)的薄膜制備技術(shù)，比如磁控濺射，分子外延等，這導(dǎo)致其成本較高，制備過程比較煩瑣，不適合大量生產(chǎn)。另外，自旋電容的物理原理是表面磁電效應(yīng)，為了將表面磁電效應(yīng)應(yīng)用于實(shí)踐，需要解決兩大問題。當(dāng)鐵磁物質(zhì)暴露在電場中時(shí)，其兩個(gè)表面的效應(yīng)會(huì)相互抵消，所以一個(gè)問題是怎么樣避免這種抵消效應(yīng)；第二個(gè)問題是為了表面磁電增強(qiáng)效應(yīng)，必須極大地增加鐵磁物質(zhì)的比表面積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種同軸自旋電容及制備方法，該自旋電容中所存儲(chǔ)的電子自旋方向一致，可以存儲(chǔ)電子自旋信息。且具有制備方法操作步驟簡單，成本低，易于實(shí)施，安全，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。可應(yīng)用于在自旋電子器件，信息存儲(chǔ)和能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是：

一種同軸自旋電容，特點(diǎn)是：在非磁性導(dǎo)體表面沉積一層磁性材料，形成磁性材料包裹的同軸電極，將該同軸電極插入導(dǎo)電離子溶膠中與相應(yīng)的對電極組成同軸自旋電容，其中：所述非磁性導(dǎo)體為銅、鋁、銀、金、鉑等導(dǎo)電金屬及合金、氟摻雜的氧化錫或氧化銦錫導(dǎo)電氧化物；所述磁性材料為鎳、鈷、鐵、釓等鐵磁金屬及其合金或單分子磁體(如錳或鐵的多核)等分子磁性材料；所述導(dǎo)電離子溶膠為導(dǎo)電離子液制成的離子膠；所述對電極為銅、鋁、銀、金、鉑等導(dǎo)電金屬及其相應(yīng)的合金、氟摻雜的氧化錫或氧化銦錫導(dǎo)電氧化物。

一種上述同軸自旋電容的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)先將非磁性導(dǎo)體在溶劑中超聲5～30分鐘，然后浸泡在0.005～0.05mol/L的酸溶液中1分鐘；拿出后用去離子水洗凈；

(2)配制磁性材料的電鍍液，調(diào)節(jié)pH值到1.0～7.0；

(3)將電鍍液加熱到5～70℃后，將非磁性金屬和碳棒分別作為正極和負(fù)極放入電解液中，通過電化學(xué)工作站的恒電流法對其施加電流，得到磁性材料包裹的同軸電極；

（4)將聚偏苯乙烯-六氟丙烯共聚物，導(dǎo)電離子液和去水丙酮溶在一起，放入真空干燥箱里干燥，得到導(dǎo)電離子溶膠，其中，三者的質(zhì)量比為1:1～10:1～10；

(5)將磁性材料包裹的同軸電極插入步驟（4）所制備的導(dǎo)電離子溶膠中，然后插入銅、鋁、銀、金、鉑及相應(yīng)的合金、氟摻雜的氧化錫或氧化銦錫導(dǎo)電氧化物作為對電極，得到同軸自旋電容；其中：

所述溶劑為水、乙醇或丙酮；所述酸溶液為鹽酸溶液或硫酸溶液；