一种室温铁磁磁性半导体材料及应用的制作方法

文档序号:14686111发布日期:2018-06-14 23:16

本发明公布一种室温铁磁磁性半导体材料及应用,属于自旋电子学领域。



背景技术:

当代和未来都是信息主宰的社会,信息的处理、传输和存储将要求空前的规模和速度。以半导体材料为支撑的大规模集成电路和高频率器件在信息处理和传输中扮演着重要的角色。而半导体产业发展到今天,超大规模集成电路芯片上的元器件数按摩尔定律不断提高,正在接近其极限。随着单个晶体管的尺寸不断缩小,其沟道长度已从以前的微米级发展到纳米级,不仅会带来漏电流增加、发热量增大和寄生电容效应等新的问题,还会产生一系列难以规避的量子干涉效应,影响期间的性能和可靠性,使进一步提高集成度和芯片性能变得困难。磁性半导体材料将是解决上述问题的有效路径。磁性半导体不仅具有普通半导体的功能,而且还具备了磁性材料的记忆存储功能,可以用来改变我们现在用半导体集成电路加工处理信用磁性材料做成的磁盘储存信息的模式。也就是说磁性半导体材料可以将这两部分功能集于一身,不仅可以缩小器件体积,提高储存密度,缩短通信时间,加快运行速度,而且可以大大减少耗能。然而只有很少的磁性半导体材料具有室温铁磁性,这很大限制了工作环境,所以室温铁磁磁性半导体材料的研发迫在眉睫。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种室温铁磁磁性半导体材料,其化学式为Sr4-xYbxCo4O10.5,0.6≤x≤1.2。

本发明所述室温铁磁磁性半导体材料用于制备自旋场效应晶体管、自旋发光二极管、非易失性存储器。

本发明所述室温铁磁磁性半导体材料采用传统固相反应法1180℃/24h制备得到。

本发明通过在钙钛矿结构SrCoO3材料的A位掺杂Yb3+,从而达到调节晶体结构的作用,使其形成由16个钙钛矿晶胞(畸变钙钛矿晶胞、氧缺失的钙钛矿晶胞)组成的超结构,而在这种超结构下,材料表现出铁磁性。

本发明的有益效果:本发明所述材料制备方法简单,容易实现,成本低廉,且在室温下具有铁磁性半导体特性,其居里温度Tc≈320~335K。

附图说明

图1为本发明实例1~5不同组分Sr4-xYbxCo4O10.5(x=0.6,0.8,0.9,1.0,1.2)多晶的磁化强度-温度曲线。

图2为本发明实例1制备的Sr3.4Yb0.6Co4O10.5多晶的磁滞回线。

图3为本发明实例2制备的Sr3.2Yb0.8Co4O10.5多晶的磁滞回线。

图4为本发明实例3制备的Sr3.1Yb0.9Co4O10.5多晶的磁滞回线。

图5为本发明实例4制备的Sr3YbCo4O10.5多晶的磁滞回线。

图6为本发明实例5制备的Sr2.8Yb1.2Co4O10.5多晶的磁滞回线。

图7为本发明实例1制备的Sr3.4Yb0.6Co4O10.5多晶的电阻率-温度曲线。

图8为本发明实例2制备的Sr3.2Yb0.8Co4O10.5多晶的电阻率-温度曲线。

图9为本发明实例3制备的Sr3.1Yb0.9Co4O10.5多晶的电阻率-温度曲线。

图10为本发明实例4制备的Sr3YbCo4O10.5多晶的电阻率-温度曲线。

图11为本发明实例5制备的Sr2.8Yb1.2Co4O10.5多晶的电阻率-温度曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

本实施例中组分为Sr3.4Yb0.6Co4O10.5多晶,具有铁磁性,居里温度为328K(见图1,2),半导体电输运行为(见图7)。

实施例2

本实施例中组分为Sr3.2Yb0.8Co4O10.5多晶,具有铁磁性,居里温度为331K(见图1,3),半导体电输运行为(见图8)。

实施例3

本实施例中组分为Sr3.1Yb0.9Co4O10.5多晶,具有铁磁性,居里温度为332K(见图1,4),半导体电输运行为(见图9)。

实施例4

本实施例中组分为Sr3YbCo4O10.5多晶,具有铁磁性,居里温度为320K(见图1,5),半导体电输运行为(见图10)。

实施例5

本实施例中组分为Sr2.8Yb1.2Co4O10.5多晶,具有铁磁性,居里温度为320K(见图1,6),半导体电输运行为(见图11)。

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