专利名称：：一种半金属Heusler合金材料Co<sub>2</sub>Fe(Si<sub>1-x</sub>B<sub>x</sub>)的制作方法
技术领域：
：本发明属于磁性材料领域，提供了一种半金属Heusler(霍伊斯勒)合金材料，具有百分之百的自旋极化率和高居里温度。该材料可以作为铁磁层应用于自旋阀或磁隧道结中，能够获得高磁电阻效应，进而实现超高存储密度，将被广泛应用于磁传感器或磁存储器等器件中。
背景技术：
：半金属是一类在费米面附近具有单自旋态的材料，因此它们具有100%的自旋极化率，是良好的铁磁性材料。近年来，具有半金属特性的Heusler合金材料逐渐成为半金属材料中的研究热点，国际学术界对半金属型Heusler合金的研究集中在巨热电势效应、磁制冷和形状记忆合金等方面，最近，Heusler合金被作为铁磁层应用在自旋阀和磁隧道结中，获得了高磁电阻效应，开辟了一个崭新的研究方向。实验证明，将C02FeAI、Co2CrAl、Fe2MnAl、Fe2CrAl等多种半金属Heusler合金材料应用于磁隧道结中，均可以获得较高的隧道磁电阻效应[K.Inomataetal.,JournalofMagnetismandMagneticMaterials282,269(2004),S.Okamuraetal"J,Appl.Phys.96,6561(2004):S.Okamuraetal"Appl.Phys.Lett.86,232503(2005),K.Inomataetal"J.Phys.D39,816(2006)]。最新的研究成果表明，在C02FeAl材料中，以部分S淑代A1位置后，可以得到Heusler合金Co2FeAlo.5Sio.s，该材料应用于磁隧道结中磁电阻性质有显著提高，其室温隧道磁电阻效应高达175%，在高温500OC下仍然具有良好的结构稳定性[N.Tezuka，N.Ikeda，S.SugimotoandK.Inomata,Appl.Phys.Lett.89，252508(2006)]。目前人们仍在努力开发新型半金属型Heusler合金材料，使其不但具有100%自旋极化率，并且在费米面附近的次自旋带隙更宽，进而使其在自旋阀或磁隧道结中应用时能够获得更高的磁电阻效应，最终满足高灵敏度和存储密度的磁传感器和磁存储器的使用要求。
发明内容本发明目的在于提供一种半金属Heusler合金材料Co2Fe(Si^Bx)，以获得一种高居里温度和100%自旋极化率的铁磁性材料，使其在自旋阀和磁隧道结中作为铁磁层应用时，提高器件的磁电阻效应，并最终实现超高磁存储密度。—种半金属Heusler合金材料，其原子组分为Co2Fe(S^B》(0<x《l)，晶体结构为L2！或B2型Heusler合金结构。在Heusler合金的X2YZ构型中，Co占据X位置，Fe占据Y位置，Si和B共同占据Z位置。当合金呈B2型结构时，少量Y、Z位置的原子发生混乱占据。利用B元素掺杂比例"x"调节该半金属材料费米面附近次自旋电予带隙的位置，使其费米面位于次自旋电子的带隙中，从而实现100%自旋极化率和高居里温度。本发明的优点在于半金属材料Co2Fe(Si^Bx)在(Kx《l范围内为100%自旋极化，通过调节B元素的掺杂比例，可以调节费米面的位置，使其位于次自旋电子带隙的中心，使材料同时具有高自旋极化率和高居里温度。因此它在自旋阀或磁隧道结中应用时能够获得更高的磁电阻效应，满足高灵敏度和存储密度的磁传感器和磁存储器的使用要求。具体实施例方式发明人根据上述材料的组分和结构，分别采用磁控溅射和固相反应法制备了下列12种C02Fe(Si^Bx)半金属材料，其特点是B元素的比例为(Kx《1，晶体结构为L2,或B2型，在Heusler合金的X2YZ构型中，Co占据X位置，Fe占据Y位置，Si和B共同占据Z位置。在B2型结构中，少量Y、Z位置的原子发生混乱占据。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>通过测试，上述C02Fe(Si!-xBx)材料均为X2YZ构型的Heusler半金属合金，其晶体结构为L2！或者B2，自旋极化率均为100%，在50(TC退火后仍保持其半金属特性。这使得该材料完全可以作为铁磁材料运用在自旋阀或磁隧道结中，提高磁存储器或磁传感器等器件的存储密度、灵敏度和热稳定性。权利要求1、一种半金属Heusler合金材料Co2Fe(Si1-xBx)，其特征在于原子组分为Co2Fe(Si1-xBx)，其中0＜x≤1，晶体结构为L21或B2型Heusler合金结构。2、如权利要求1所述的半金属Heusler合金材料Co2Fe(Si^Bx)，其特征在于在Heusler合金的X2YZ构型中，Co占据X位置，Fe占据Y位置，Si和B共同占据Z位置；当合金呈B2型结构时，Y、Z位置的原子发生混乱占据。全文摘要一种半金属Heusler合金材料Co<sub>2</sub>Fe(Si<sub>1-x</sub>B<sub>x</sub>)，属于磁性材料领域。其特征在于原子组分为Co<sub>2</sub>Fe(Si<sub>1-x</sub>B<sub>x</sub>)，其中0＜x≤1，晶体结构为L2<sub>1</sub>或B2型Heusler合金结构。本发明的优点在于通过调节B元素的掺杂比例，可以调节费米面的位置，使其位于次自旋电子带隙的中心，使材料同时具有高自旋极化率和高居里温度，因此它在自旋阀或磁隧道结中应用时能够获得高磁电阻效应，满足高灵敏度和存储密度的磁传感器和磁存储器的使用要求。文档编号C22C19/07GK101550507SQ200910082008公开日2009年10月7日申请日期2009年4月17日优先权日2009年4月17日发明者勇姜,徐晓光申请人:北京科技大学