[發(fā)明專利]一種可彎曲的超大不飽和磁阻材料制備方法及制備的材料

有效

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• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106784303B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王學(xué)鋒;高明;鈕偉;徐永兵;張榮
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: H01L43/10
• 分類號: H01L43/10;H01L43/12;C23C14/28;C23C14/06;C23C14/58
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 唐紹焜

本發(fā)明公開了一種新型的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計，在氟晶云母襯底上生長高質(zhì)量碲化鎢薄膜，獲得一種結(jié)合了柔性和超大不飽和磁阻性質(zhì)的新結(jié)構(gòu)。所述碲化鎢薄膜是W、Te元素以1:2化學(xué)計量比形成的化合物，它是一種半金屬材料，具有巨大的不飽和磁電阻，低溫下可以達(dá)到10⁵量級，在加壓下還會呈現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)。將碲化鎢薄膜生長在云母上有利于應(yīng)力相關(guān)研究和開發(fā)柔性電子學(xué)的應(yīng)用。薄膜的制備方法是激光分子束外延(L?MBE)技術(shù)，在約4.6×10^?7mbar的本底真空下，在恒定溫度的襯底上進(jìn)行生長，隨后在Te蒸氣下高溫退火。所獲得的薄膜表征拉曼信號和XRD信號均與文獻(xiàn)記載相吻合，確定為高質(zhì)量的的薄膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及碲化鎢(WTe₂)應(yīng)力調(diào)控研究和應(yīng)用，柔性電子學(xué)應(yīng)用、激光分子束外延的薄膜生長方法。

背景技術(shù)

近年來隨著電子科技的不斷進(jìn)步，可穿戴設(shè)備越來越成為一個熱門的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。因而柔性電子學(xué)進(jìn)入人們的視野，這就要求電子學(xué)器件能夠集成在柔性的基地上。從而對一些有奇特的性質(zhì)的材料，嘗試將其生長在柔性材料上就變得非常有意義。氟晶云母就是一種非常理想的柔性基底，其成本低，絕緣，透明等性質(zhì)，都使其在電子或者光電子器件上有著潛在的應(yīng)用價值。碲化鎢是一種有著奇特性質(zhì)的材料，其存在一個直到60T都不飽和的巨大磁阻，所以將其加工成器件，是潛在的磁傳感器，具有不可估量的價值。此外，碲化鎢材料是一種對晶格結(jié)構(gòu)變化十分敏感的材料，稍微施加一定的壓力可以看到對電子結(jié)構(gòu)和電子學(xué)性質(zhì)極大的調(diào)控，比方觀測到的超導(dǎo)。所以這樣特殊的結(jié)構(gòu)體系對于研究和產(chǎn)業(yè)都有極大的價值

對碲化鎢的研究，由來已久。很早之前有對進(jìn)行熱電性質(zhì)的研究利用。在這一兩年內(nèi)又興起對其不飽和磁阻性質(zhì)的探究和利用，2015年Ali等人對碲化鎢的塊材進(jìn)行了研究，主要集中在塊狀單晶的奇異超大不飽和磁電阻性能的研究。隨后Kang等人和Pan等人都對碲化鎢塊材進(jìn)行了加壓的研究，相關(guān)結(jié)果顯示碲化鎢是一個很適合進(jìn)行應(yīng)力調(diào)控的材料。但是目前尚未有對其進(jìn)行應(yīng)力調(diào)控的相關(guān)技術(shù)或者手段或者嘗試。而本發(fā)明提供了一個可彎曲的薄膜結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得可以進(jìn)一步在其上進(jìn)行應(yīng)力調(diào)控或者進(jìn)行柔性電子學(xué)器件的開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種兼具柔性和不飽和磁阻特性的材料結(jié)構(gòu)，為應(yīng)力調(diào)控或者柔性電子學(xué)應(yīng)用提供基礎(chǔ)。碲化鎢具有巨大的不飽和磁電阻，達(dá)到10⁵量級，在加壓下會呈現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)。將碲化鎢薄膜沉積到氟晶云母的基片上，可以獲得一個很好的應(yīng)力調(diào)控平臺和柔性電子學(xué)器件開發(fā)基礎(chǔ)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種可彎曲的超大不飽和磁阻材料制備方法，包括步驟：

步驟1：將裝有新解理的氟晶云母基片的真空腔室抽到4.6±1×10^-7Pa，并將氟晶云母基片加熱到恒定溫度300±5℃；

步驟2：保持步驟1中的生長條件，采用波長248nm的KrF準(zhǔn)分子激光器將激光通過透鏡聚焦到碲化鎢靶材上，所述碲化鎢靶材與激光束的夾角為45°+2°，激光束的平均能量密度為1.5±0.5J/cm²，激光重復(fù)頻率為1Hz，沉積時間根據(jù)選擇厚度而決定；

步驟3：完成所述碲化鎢薄膜生長后，基片溫度保持不變，原位退火10min，然后將碲化鎢薄膜冷卻至室溫，即得到超大不飽和磁阻材料。

取出樣品之后，將樣品和0.0030g的藥粉放到石英管子中，抽至0.1Pa，再封好管口，隨后加熱到700±5℃，在Te氣氛下退火40h。

所述碲化鎢薄膜材料由W、Te以化學(xué)元素比1:2形成的化合物；所述的薄膜材料是單晶的。

所述步驟2中碲化鎢靶材以均勻速率進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

所述步驟3中原位退火過程中保持氣壓不變。