一種半金屬Heusler合金材料Co<sub>2</sub>Fe(Si<sub>1-x</sub>B<sub>x</sub>)的製作方法
2023-04-25 15:28:31 2
專利名稱：：一種半金屬Heusler合金材料Co2Fe(Si1-xBx)的製作方法
技術領域：
：本發明屬於磁性材料領域，提供了一種半金屬Heusler(霍伊斯勒)合金材料，具有百分之百的自旋極化率和高居裡溫度。該材料可以作為鐵磁層應用於自旋閥或磁隧道結中，能夠獲得高磁電阻效應，進而實現超高存儲密度，將被廣泛應用於磁傳感器或磁存儲器等器件中。
背景技術：
：半金屬是一類在費米面附近具有單自旋態的材料，因此它們具有100%的自旋極化率，是良好的鐵磁性材料。近年來，具有半金屬特性的Heusler合金材料逐漸成為半金屬材料中的研究熱點，國際學術界對半金屬型Heusler合金的研究集中在巨熱電勢效應、磁製冷和形狀記憶合金等方面，最近，Heusler合金被作為鐵磁層應用在自旋閥和磁隧道結中，獲得了高磁電阻效應，開闢了一個嶄新的研究方向。實驗證明，將C02FeAI、Co2CrAl、Fe2MnAl、Fe2CrAl等多種半金屬Heusler合金材料應用於磁隧道結中，均可以獲得較高的隧道磁電阻效應[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位置後，可以得到Heusler合金Co2FeAlo.5Sio.s，該材料應用於磁隧道結中磁電阻性質有顯著提高，其室溫隧道磁電阻效應高達175%，在高溫500OC下仍然具有良好的結構穩定性[N.Tezuka，N.Ikeda，S.SugimotoandK.Inomata,Appl.Phys.Lett.89，252508(2006)]。目前人們仍在努力開發新型半金屬型Heusler合金材料，使其不但具有100%自旋極化率，並且在費米面附近的次自旋帶隙更寬，進而使其在自旋閥或磁隧道結中應用時能夠獲得更高的磁電阻效應，最終滿足高靈敏度和存儲密度的磁傳感器和磁存儲器的使用要求。
發明內容本發明目的在於提供一種半金屬Heusler合金材料Co2Fe(Si^Bx)，以獲得一種高居裡溫度和100%自旋極化率的鐵磁性材料，使其在自旋閥和磁隧道結中作為鐵磁層應用時，提高器件的磁電阻效應，並最終實現超高磁存儲密度。—種半金屬Heusler合金材料，其原子組分為Co2Fe(S^B》(0<x《l)，晶體結構為L2！或B2型Heusler合金結構。在Heusler合金的X2YZ構型中，Co佔據X位置，Fe佔據Y位置，Si和B共同佔據Z位置。當合金呈B2型結構時，少量Y、Z位置的原子發生混亂佔據。利用B元素摻雜比例"x"調節該半金屬材料費米面附近次自旋電予帶隙的位置，使其費米面位於次自旋電子的帶隙中，從而實現100%自旋極化率和高居裡溫度。本發明的優點在於半金屬材料Co2Fe(Si^Bx)在(Kx《l範圍內為100%自旋極化，通過調節B元素的摻雜比例，可以調節費米面的位置，使其位於次自旋電子帶隙的中心，使材料同時具有高自旋極化率和高居裡溫度。因此它在自旋閥或磁隧道結中應用時能夠獲得更高的磁電阻效應，滿足高靈敏度和存儲密度的磁傳感器和磁存儲器的使用要求。具體實施例方式發明人根據上述材料的組分和結構，分別採用磁控濺射和固相反應法製備了下列12種C02Fe(Si^Bx)半金屬材料，其特點是B元素的比例為(Kx《1，晶體結構為L2,或B2型，在Heusler合金的X2YZ構型中，Co佔據X位置，Fe佔據Y位置，Si和B共同佔據Z位置。在B2型結構中，少量Y、Z位置的原子發生混亂佔據。tableseeoriginaldocumentpage5通過測試，上述C02Fe(Si!-xBx)材料均為X2YZ構型的Heusler半金屬合金，其晶體結構為L2！或者B2，自旋極化率均為100%，在50(TC退火後仍保持其半金屬特性。這使得該材料完全可以作為鐵磁材料運用在自旋閥或磁隧道結中，提高磁存儲器或磁傳感器等器件的存儲密度、靈敏度和熱穩定性。權利要求1、一種半金屬Heusler合金材料Co2Fe(Si1-xBx)，其特徵在於原子組分為Co2Fe(Si1-xBx)，其中0＜x≤1，晶體結構為L21或B2型Heusler合金結構。2、如權利要求1所述的半金屬Heusler合金材料Co2Fe(Si^Bx)，其特徵在於在Heusler合金的X2YZ構型中，Co佔據X位置，Fe佔據Y位置，Si和B共同佔據Z位置；當合金呈B2型結構時，Y、Z位置的原子發生混亂佔據。全文摘要一種半金屬Heusler合金材料Co2Fe(Si1-xBx)，屬於磁性材料領域。其特徵在於原子組分為Co2Fe(Si1-xBx)，其中0＜x≤1，晶體結構為L21或B2型Heusler合金結構。本發明的優點在於通過調節B元素的摻雜比例，可以調節費米面的位置，使其位於次自旋電子帶隙的中心，使材料同時具有高自旋極化率和高居裡溫度，因此它在自旋閥或磁隧道結中應用時能夠獲得高磁電阻效應，滿足高靈敏度和存儲密度的磁傳感器和磁存儲器的使用要求。文檔編號C22C19/07GK101550507SQ200910082008公開日2009年10月7日申請日期2009年4月17日優先權日2009年4月17日發明者勇姜,徐曉光申請人:北京科技大學