一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料及其制备方法，属于铁磁材料技术领域。其化学通式为Li

A ferromagnetic material with huge negative magnetoresistance effect and its preparation method

The invention provides a ferromagnetic material with a huge negative magnetoresistance effect and a preparation method thereof, belonging to the technical field of ferromagnetic material. The general formula is Li

【技术实现步骤摘要】
一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料及其制备方法
本专利技术涉及铁磁材料
，特别是涉及一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料及其制备方法。
技术介绍
磁电效应是指材料由外电场诱导的磁性能改变或者外磁场诱导的电性能变化。磁阻效应是指外磁场作用下材料电阻率的变化，也可以归类于磁电效应。巨磁阻效应通常可以在磁性材料和非磁性材料相间的复合结构中观察到，比如人们首次在铁铬多层膜中发现了50％的巨磁阻，单相材料中的巨磁阻效应并不多见。报道较多的单相材料有双交换机制的(La,Ca)MnO3，半金属TaAs2等。磁性半导体中也发现了一些磁阻效应较大的材料，例如经典的(Ga,Mn)As具有30％左右的负磁阻。最近报道的铁磁半导体Li(Zn,Mn)As被认为是并列与传统的III-V，II-VI的新一类铁磁半导体材料。不过铁磁半导体Li(Zn,Mn)As含有毒性元素As，并不利于大规模应用。于是不含有毒性元素的Li(Zn,Mn)P被成功研制，但是铁磁半导体Li(Zn,Mn)P的能隙过宽，使其载流子浓度难以调节。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料，克服上述技术缺陷，解决现有技术中载流子浓度调节和巨大负磁阻效应的难以共存的问题。特别地，本专利技术提供了一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料，其化学通式为Liy(Cd1-xMnx)P，其中，0.6<y<1.4,0<x<0.4，x，y表示原子百分比含量。可选地，其属于空间群为F-43m的立方晶系，晶格参数变化范围为可选地，铁磁材料在低温下为铁磁态，最高居里温度30K；通过电荷与自旋分别注入以实现对所述铁磁材料的磁阻的调控。可选地，所述铁磁材料在7T外场以及5K的条件下，最大负磁阻大于80％。本专利技术还提供了一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料的常压制备方法，包括以下步骤：S1，制备前驱体样品，前驱体是Li、Cd、Mn、P四种物质的混合物；S2，将元素配比为Li：Cd：Mn：P＝y:1-x:x:1的前驱体在手套箱内均匀混合并压制成形，得到S2样品；S3，将S2样品封装在密闭容器内，所述密闭容器内要求抽成真空后充入一定量的惰性气体；S4，将所述密闭容器放置于高温炉内，在大气压下600℃～900℃的温度范围内进行至少一遍热处理，热处理时间范围为大于4小时。可选地，在S1中，所述前驱体为Li源材料、Cd源材料、Mn源材料、P源材料的混合物；所述Li源材料、Cd源材料、Mn源材料、P源材料可以分别是单质或者化合物；可选地，所述前驱体为Li3P、Zn、Mn、P的混合物。可选地，在S3中，所述密闭容器为密闭的、耐碱腐蚀且耐高温的管；所述管为石英管、氧化铝陶瓷试管、BN管或铌管；可选地，在S4中，所述热处理次数为两次，所述热处理的温度为800℃，所述热处理的时间为10小时。本专利技术还提供了一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料的高压制备方法，包括以下步骤：S11，制备前驱体样品，前驱体是Li、Cd、Mn、P四种物质的混合；S12，将元素配比为Li：Cd：Mn：P＝y:1-x:x:1的前驱体在手套箱内均匀混合并压制成形，得到S12样品；S13，将S12样品用金箔包裹，并封装在BN管内，然后置于高压组装件内的石墨炉中，再放入高压装置中进行高压热处理合成。可选地，在S11中，所述前驱体为Li源材料、Cd源材料、Mn源材料、P源材料的混合物；所述Li源材料、Cd源材料、Mn源材料、P源材料可以分别是单质或者化合物；可选地，所述前驱体为Li3P、Zn、Mn、P的混合物。可选地，在S13中，所述高压热处理合成的压力为1－20GPa，温度为550℃－950℃，保温时间大于30min；可选地，所述高压热处理合成的次数为2次；可选地，所述高压热处理合成的压力为5GPa，温度为800℃，保温时间为1小时。本专利技术提供的一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料，其化学通式为Liy(Cd1-xMnx)P，其中，0.6<y<1.4,0<x<0.4，x，y表示原子百分比含量。晶体结构为立方晶系，空间群为F-43m，晶体结构参数的变化范围为低温下进入铁磁态(最高居里温度30K)。通过电荷与自旋分别注入实现了对此材料磁阻的调控，在7T外场以及5K的条件下，最大负磁阻达到了80％以上。本专利技术提供的一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料Liy(Cd1-xMnx)P，具有较宽的载流子调节范围，以及具有可被调控的巨磁阻效应。本专利技术提供的一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料的制备方法，能够较容易制备出高纯度、具有巨磁阻性质的铁磁材料Liy(Cd1-xMnx)P。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是本专利技术提供的一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料的晶体结构示意图；图2是实施例1中Li0.6Cd0.9Mn0.1P的X射线衍射图谱；图3是实施例1中Li0.6Cd0.9Mn0.1P的直流磁化率随温度变化的曲线图；图4是实施例1中Li0.6Cd0.9Mn0.1P在不同温度下的负磁阻；图5是实施例2中Li1.4Cd0.6Mn0.4P的X射线衍射图谱；图6是实施例2中Li1.4Cd0.6Mn0.4P的直流磁化率随温度变化的曲线图；图7是实施例2中Li1.4Cd0.6Mn0.4P在不同温度下的负磁阻；图8是实施例3中Li1.1Cd0.9Mn0.1P的X射线衍射图谱；图9是实施例3中Li1.1Cd0.9Mn0.1P的直流磁化率随温度变化的曲线图；图10是实施例3中Li1.1Cd0.9Mn0.1P在不同温度下的负磁阻；图11是实施例4中Li0.7Cd0.8Mn0.2P的X射线衍射图谱；图12是实施例4中Li0.7Cd0.8Mn0.2P的直流磁化率随温度变化的曲线图；图13是实施例4中Li0.7Cd0.8Mn0.2P在不同温度下的负磁阻；图14是实施例5中Li1.3Cd0.6Mn0.4P的X射线衍射图谱；图15是实施例5中Li1.3Cd0.6Mn0.4P的直流磁化率随温度变化的曲线图；图16是实施例5中Li1.3Cd0.6Mn0.4P在不同温度下的负磁阻；图17是实施例6中Li1.05Cd0.7Mn0.3P的X射线衍射图谱；图18是实施例6中Li1.05Cd0.7Mn0.3P的直流磁化率随温度变化的曲线图；图19是实施例6中Li1.05Cd0.7Mn0.3P在不同温度下的负磁阻；图20是本专利技术提供的一种具有巨大负磁阻效应的铁磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料，其特征在于，其化学通式为Li

【技术特征摘要】
1.一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料，其特征在于，其化学通式为Liy(Cd1-xMnx)P，其中，0.6<y<1.4,0<x<0.4，x，y表示原子百分比含量。


2.根据权利要求1所述的铁磁材料，其特征在于，其属于空间群为F-43m的立方晶系，晶格参数变化范围为


3.根据权利要求1所述的铁磁材料，其特征在于，铁磁材料在低温下为铁磁态，最高居里温度30K；通过电荷与自旋分别注入以实现对所述铁磁材料的磁阻的调控。


4.根据权利要求3所述的铁磁材料，其特征在于，所述铁磁材料在7T外场以及5K的条件下，最大负磁阻大于80％。


5.一种具有巨大负磁阻效应的铁磁材料的常压制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，制备前驱体样品，前驱体是Li、Cd、Mn、P四种物质的混合物；
S2，将元素配比为Li：Cd：Mn：P＝y:1-x:x:1的前驱体在手套箱内均匀混合并压制成形，得到S2样品；
S3，将S2样品封装在密闭容器内，所述密闭容器内要求抽成真空后充入一定量的惰性气体；
S4，将所述密闭容器放置于高温炉内，在大气压下600℃～900℃的温度范围内进行至少一遍热处理，热处理时间范围为大于4小时。


6.根据权利要求5所述的常压制备方法，其特征在于，在S1中，所述前驱体为Li源材料、Cd源材料、Mn源材料、P源材料的混合物；所述Li源材料、Cd源材料、Mn源材料、P源材料可以分别是单质或者化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳常青，韩伟，邓正，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11