[發明專利]Ga基范德華室溫鐵磁晶體材料、制備與應用

有效

• 申請號: 202210849612.2
• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115354396B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 常海欣;張高節;武浩
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B9/06;C30B25/00;H01F41/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孫楊柳

本發明公開了Ga基范德華室溫鐵磁晶體材料、制備與應用，屬于納米磁性材料制備技術領域。材料為Fesubgt;3?a/subgt;Gasubgt;b/subgt;Tesubgt;2/subgt;(a＝?0.3～0.1,b＝0.8～1.2)和Fesubgt;5?c/subgt;GeGasubgt;d/subgt;Tesubgt;2/subgt;(c＝?0.2～0.2,d＝0.01～0.5)。Fesubgt;3?a/subgt;Gasubgt;b/subgt;Tesubgt;2/subgt;(a＝?0.3～0.1,b＝0.8～1.2)的生長方法是自助熔劑法，以過量的Ga和Te作為助熔劑來生長晶體。Fesubgt;5?c/subgt;GeGasubgt;d/subgt;Tesubgt;2/subgt;(c＝?0.2～0.2,d＝0.01～0.5)的生長方法是化學氣相輸運法，以碘單質作為輸運劑來生長晶體。本發明提供的Ga基范德華室溫鐵磁晶體Fesubgt;3?a/subgt;Gasubgt;b/subgt;Tesubgt;2/subgt;(a＝?0.3～0.1,b＝0.8～1.2)和Fesubgt;5?c/subgt;GeGasubgt;d/subgt;Tesubgt;2/subgt;(c＝?0.2～0.2,d＝0.01～0.5)材料組分均勻，具有范德華結構，容易機械剝離，居里溫度分別為330～367K和320～345K，飽和磁矩分別為50～57.2emu/g和80～88.5emu/g。其中，Fesubgt;3?a/subgt;Gasubgt;b/subgt;Tesubgt;2/subgt;(a＝?0.3～0.1,b＝0.8～1.2)單晶的垂直磁各項異性能高達3.25×10supgt;5/supgt;～4.79×10supgt;5/supgt;J/msupgt;3/supgt;。

技術領域

本發明屬于納米磁性材料制備技術領域，更具體地，涉及Ga基范德華室溫鐵磁晶體材料、制備與應用。

背景技術

磁性起源于基本粒子的移動電荷和自旋，它革新了數據存儲和生物醫學成像等重要技術，并將繼續在涌現材料和縮小尺寸方面帶來新現象。雖然鐵磁性材料在三維空間中能表現出鐵磁有序態，但Mermin-Wagner理論的限制，擋住了人們進一步在二維系統中尋找具有本征鐵磁性材料的道路。該定理通過嚴格地證明指出，由于熱力學漲落會破壞一切有序態，因此，在二維各向同性的海森堡自旋系統中是不可能存在長程磁有序的。直到最近，實驗上關于二維鐵磁材料的研究才取得了突破性的進展。僅在過去的幾年中，鐵磁有序現象就在CrI₃，Cr₂Ge₂Te₆，Fe_nGeTe₂(n＝3,4,5)等具有范德華結構的二維范德華晶體中被觀察到。這一系列的二維范德華鐵磁晶體及其異質結構不僅蘊含了豐富的物理機制和有趣的電子性質，還有望提供多種奇特量子效應的研究平臺，如量子反常霍爾效應、量子自旋霍爾效應和谷霍爾效應等，并為各種多功能量子器件的實現提供了材料基礎。

然而，盡管最近發現的二維范德華本征鐵磁晶體推動了本征二維磁性和各種多功能自旋電子學器件如隧穿電子磁性探測、自旋量子傳感器、巨隧穿磁阻、自旋隧穿場效應晶體管等的發展，但由于它們極低的居里溫度，這些器件仍然只能在遠低于室溫的條件下工作。因此，制備具有超室溫居里溫度、大飽和磁矩和大垂直磁各向異性的本征二維范德華鐵磁晶體，并以其為基礎實現能在室溫下工作的二維量子器件仍然面臨著一定的困難。

發明內容