[發明專利]調節金屬間化合物的交換偏置場的方法

有效

• 申請號: 201910151565.2
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109873077B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 褚立華;丁磊;李旭晨;劉卓海;李美成
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 高芬芳

本發明公開了調節金屬間化合物的交換偏置場的方法。本發明所提供的調節Mn₃Zn_1?xCo_xN金屬間化合物的交換偏置場的方法，包括如下步驟：在0.5≤x≤0.9的范圍內調節Mn₃Zn_1?xCo_xN金屬間化合物的x值的大小，制備具有不同x值的Mn₃Zn_1?xCo_xN金屬間化合物；和/或將制備得到的Mn₃Zn_1?xCo_xN金屬間化合物在室溫并且外加5T磁場條件下冷卻至5K～65K，Mn₃Zn_1?xCo_xN金屬間化合物即可產生不同大小的交換偏置場。在本發明公開的方法中，當x＝0.9時，在溫度為5K～65K范圍內，交換偏置場達到了罕見的11.02～13.3kOe，且交換偏置場在該溫度區間內隨著溫度的升高而降低，可以預見該晶體可以被應用到需要通過調節溫度而調節交換偏置場的應用中，如信息存儲，磁場探測，磁指紋識別等領域。

技術領域

本發明涉及磁電子器件領域，特別涉及調節金屬間化合物的交換偏置場的方法。

背景技術

交換偏置效應源于材料不同磁相界面處的交換耦合作用，在此作用的驅使下，材料的磁滯回線中心偏離磁場零點的一種重要的磁性現象，偏移量被稱為交換偏置場。交換偏置場是一種界面效應，其大小強烈依賴于界面自旋構型、各向異性、反鐵磁自旋取向以及冷卻場、界面粗糙度等因素都會對交換偏置場產生影響。鐵磁/反鐵磁體系的交換偏置場具有豐富的物理意義，并在巨磁電阻器件中具有重要的應用價值。交換偏置效應已是信息存儲技術的重要基礎，并且在諸多相關領域有著廣泛的應用前景。

在GMR/TMR自旋閥傳感器中，需要用到具有交換偏置場的器件。在GMR/TMR自旋閥傳感器中，反鐵磁和鐵磁層構成的交換偏置作為釘扎層，另外還有一個鐵磁薄膜的自由層。在外磁場的作用下，自由層的磁矩與外磁場平行，但是釘扎層的磁矩需要保持不變。如果外磁場太大，就有可能超過交換偏置場，導致釘扎層的磁矩發生改變，使得傳感器失效。為了不至于在大磁場下失效，一般需要增大偏置場以保持釘扎層的磁矩穩定。交換偏置場的大小實際上是確定了這類傳感器的最大工作磁場。如果需要在不同大小的外場環境下使用這類傳感器，就需要調節交換偏置的大小。

反鈣鈦礦結構Mn₃Zn_1-xCo_xN金屬間化合物是一種新型的具有許多新奇物理性質的化合物，其晶體結構為立方結構，Mn原子位于晶胞的面心，Zn/Co原子位于頂角的位置，而N原子位于體心位置。該類化合物的電輸運和熱膨脹行為隨著磁性質的轉變會發生奇特的變化，引起的學術界和工業界的廣泛關注。

目前沒有任何現有技術披露Mn₃Zn_1-xCo_xN金屬間化合物的交換偏置性質。現有技術中，在交換偏置場的應用，如信息存儲，自旋閥等，其大小主要集中在1～2KOe范圍。在不斷發展的信息存儲技術中，對交換偏置場的可調控性要求越來越高。

發明內容

為了彌補上述領域存在的調節交換偏置場的不足，本發明提供了一種調節Mn₃Zn_1-xCo_xN金屬間化合物的交換偏置場的方法。

本發明采用以下技術方案：