[發(fā)明專利]一種磁性可控的二維磁性復(fù)合材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113667934B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李領(lǐng)偉;周健;胡亮;楊秉璋
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/28;H01F1/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 李博

本發(fā)明涉及磁性材料領(lǐng)域，為了克服現(xiàn)有磁性材料可調(diào)控性能低，二維磁性材料磁性調(diào)節(jié)可重復(fù)性差的不足，公開一種磁性可控的二維磁性復(fù)合材料及其制備方法。底襯層與磁性層之間通過耦合作用力連接，當(dāng)溫度改變時會影響底襯層內(nèi)部狀態(tài)的改變，底襯層受到內(nèi)力作用，進(jìn)而會對磁性層施加應(yīng)力，這種應(yīng)力作用于磁性層，則會表現(xiàn)出磁學(xué)特性的變化。只需要控制溫度就可以達(dá)到力的作用過程的可逆性，因而便實現(xiàn)了從調(diào)控溫度的角度對磁性層磁性強弱的調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性材料領(lǐng)域，尤其是一種磁性可控的二維磁性復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

二維材料就是三維尺寸中有兩維屬宏觀尺寸，另外一維屬納米尺寸范圍的一種超薄材料。二維材料是二十一世紀(jì)初誕生并快速崛起的一類新型材料，由于它們相比于塊體顯示出一系列特殊的結(jié)構(gòu)和性能，例如獨特的光學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)和氣敏特性，因此在光電轉(zhuǎn)換器、催化、傳感、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

二維材料家族中有一類具有磁學(xué)特性的體系（即二維磁性材料）正受到學(xué)術(shù)、工業(yè)界的廣泛關(guān)注。如二維鐵鍺碲材料（Fe₃GeTe₂），不僅具有二維材料共有的特性，同時還具有較高的鐵磁相變居里溫度（220K左右），有望在下一代自旋電子學(xué)器件中得到應(yīng)用。自2018年開發(fā)至今，鐵鍺碲材料的磁性調(diào)控一直是當(dāng)前研究的熱點，引起了科學(xué)家們從實驗角度對于二維磁性領(lǐng)域的新一輪探索。調(diào)控方法目前包括組分調(diào)控、摻雜調(diào)控、應(yīng)變調(diào)控、電場調(diào)控、光照調(diào)控等，但是，以上方法仍存在諸多不足，比如重復(fù)性較差、磁性第二相干擾、居里溫度提高不明顯等，因此，有必要開發(fā)新型調(diào)控磁學(xué)特性的方法。

自從1959年Morin發(fā)現(xiàn)二氧化釩相變特性以來，對二氧化釩的研究從未間斷。二氧化釩薄膜到達(dá)68℃會發(fā)生相變，晶體結(jié)構(gòu)會從低溫單斜相結(jié)構(gòu)變?yōu)楦邷厮姆较嘟Y(jié)構(gòu)，并伴隨晶格的膨脹和電阻率的降低，當(dāng)溫度降低至相變點以下，上述過程還能可逆進(jìn)行，是一種性能優(yōu)異的相變材料。

理論研究表明，應(yīng)變可以顯著提升二維磁性材料的磁學(xué)性能，但人工施加應(yīng)變很難做到重復(fù)調(diào)制，因此，亟待開發(fā)新的應(yīng)力傳遞方式。鐵鍺碲材料是一種通過范德華力結(jié)合形成的二維層狀鐵磁材料，如此特性確保了鐵鍺碲與其它材料仍可通過范德華力加以耦合，產(chǎn)生強的近鄰相互作用，目前對于該過程的有效性、可控性還亟待探索。

中國專利公開號CN111681691A，公開了一種相變輔助磁盤介質(zhì)、磁盤、裝置及方法，其特征在于一種相變輔助磁盤介質(zhì)，其特征在于，包括：襯底；形成在襯底上的相變材料，相變材料層在預(yù)設(shè)條件下發(fā)生相變；形成在相變材料層上的磁性材料層，其中，磁性材料層在相變材料層發(fā)生相變時處于未磁化狀態(tài)，在相變材料層未發(fā)生相變時在第一方向和第二方向的磁場條件下分別具有第一磁化方向和第二磁化方向；以及形成在磁性材料層上的包覆層。其不足之處在于，磁性材料需要外加磁場獲得第一、第二磁化方向，磁性強弱取決于外加磁場強度；在應(yīng)變時的磁化狀態(tài)呈on-off的狀態(tài)改變，可調(diào)控性能低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有磁性材料可調(diào)控性能低，二維磁性材料磁性調(diào)節(jié)可重復(fù)性差的不足，公開一種可調(diào)控性能高、可重復(fù)性強的磁性可控的二維磁性復(fù)合材料及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種磁性可控的二維磁性復(fù)合材料，磁性可控的二維磁性復(fù)合材料由底襯層與磁性層耦合而成，磁性可控的二維磁性復(fù)合材料通過調(diào)節(jié)溫度改變磁性。

底襯層與磁性層之間通過耦合作用力連接，當(dāng)溫度改變時會影響底襯層內(nèi)部狀態(tài)的改變，底襯層受到內(nèi)力作用，進(jìn)而會對磁性層施加應(yīng)力，這種應(yīng)力作用于磁性層，則會表現(xiàn)出磁學(xué)特性的變化。只需要控制溫度就可以達(dá)到力的作用過程的可逆性，因而便實現(xiàn)了從調(diào)控溫度的角度對磁性層磁性強弱的調(diào)控。

進(jìn)一步的，底襯層為在室溫下呈弱鐵磁性的單斜晶體二氧化釩薄膜。