[發明專利]一種巨交換偏置Mn基合金及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811606622.3
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109576530B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 馬勝燦;韓幸奇;俞堃;楊勝;劉凱;鐘震晨
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C22C13/00
• 分類號: C22C13/00;C22C30/04;C22F1/16;H01L43/10;H01F1/01
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

本發明公開了一種巨交換偏置Mn基合金，其化學式為：(Mn_1?x?yCo_xM_y)₆₅Sn₃₅，其中0≤x+y≤0.5，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，M為除Co外的3d、4d、5d過渡族金屬元素或稀土元素中的任意一種，x、y分別表示Co和M的原子占比；本發明公開的Mn基合金通過調節過渡元素比例來調控并獲得巨交換偏置Mn基合金的方法，制備方法簡單方便、能源消耗少，制備成本低，適合工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種磁性存儲材料，尤其是涉及一種巨交換偏置Mn基合金及其制備方法和應用。

背景技術

交換偏置現象于1956年被Meikleijohn和Bean在外殼上覆蓋有CoO的Co顆粒中發現。當場冷到77K時，Co的磁滯回線沿冷卻場的相反方向偏離原點，同時伴隨著矯頑力的增加，人們把這種現象稱之為交換偏置，磁滯回線相對原點的偏移量稱之為偏置場。實現交換偏置的材料的磁性結構種類很多：鐵磁/反鐵磁、鐵磁/亞鐵磁、鐵磁/自旋玻璃等。

交換偏置在基礎研究和應用領域都得到了廣泛的關注。交換偏置表現出很多新的物理現象，其基本特征與材料、厚度、結構、溫度、生長順序和工藝條件等密切相關。其機制涉及界面相互作用，包含有很多豐富的物理內涵，是凝聚態物理中的重要研究課題。在自旋電子學器件實用化過程中，交換偏置起了關鍵作用，使得各種巨磁電阻器件在機電、汽車、航空航天及高密度信息存儲領域得到廣泛應用。

Mn基合金中的交換偏置的研究目前主要集中在具有L1(0)相的MnNi、MnPt，Ag-Mn、Ni-Mn無序合金和MnNi-X哈斯勒合金等體系中。這些體系大都是鐵磁和反鐵磁界面產生的交換偏置現象，交換偏置場相對較小。截至目前，研究亞鐵磁和鐵磁界面或者亞鐵磁和自旋玻璃、鐵磁和自旋玻璃界面產生的交換偏置現象幾乎還沒有，因此研究亞鐵磁和其他磁結構以及鐵磁和自旋玻璃構成的界面產生的大的交換偏置效應就顯得尤為重要和迫切。

本專利提出需要保護的(Mn_1-x-yCo_xM_y)₆₅Sn₃₅合金發現了巨交換偏置效應，在場冷條件下，隨著溫度的降低，交換偏置快速增大。在2kOe冷卻場、2K溫度條件下，實現了高達7kOe的交換偏置，這是一種具有巨交換偏置的新型Mn基合金材料。這種大的交換偏置材料也使得該系列Mn基合金在永磁領域、風力發電、新能源、高密度磁存儲器件，磁驅動器，磁性敏感元件，巨磁阻器件等領域將獲得廣泛的和重要的應用。

另外，本專利提出(Mn_1-x-yCo_xM_y)₆₅Sn₃₅合金能夠發生溫度、磁場、應力驅動的亞鐵磁到順磁的一級磁彈性相變，相變附近磁化強度、電阻和應變發生很大突變，導致該系列合金具有很大的磁熱效應、磁電阻效應和磁致應變效應，因此該系列合金還可以在固態制冷、巨磁阻器件、人工智能、機器人等領域獲得重要應用。

發明內容

為了解決現有技術中鐵磁/反鐵磁界面產生的較小偏置場的問題，且為了在亞鐵磁材料中獲得巨交換偏置場，本發明提供了一種巨交換偏置Mn基合金及其制備方法。

具體的，本發明的第一個目的是提供一種巨交換偏置Mn基合金，其化學式為：(Mn_1-x-yCo_xM_y)₆₅Sn₃₅，其中0≤x+y≤0.5，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，M為除Co外的3d、4d、5d過渡族金屬元素或稀土元素中的任意一種，x、y分別表示Co和M的原子占比。