巨磁阻材料P-N结结构制造技术

本发明专利技术涉及巨磁阻材料Ｐ－Ｎ结结构。在单晶基底上制备一层Ｎ型或Ｐ型巨磁阻薄膜，然后再在上述薄膜上制备一层Ｐ型或Ｎ型巨磁阻材料薄膜，这样就制备成一个巨磁阻材料Ｐ－Ｎ结。包括在已经制备好的Ｐ－Ｎ结材料薄膜上制备另一层不同类型的巨磁阻材料薄膜就获得了Ｐ－Ｎ－Ｐ或Ｎ－Ｐ－Ｎ型巨磁阻材料三极管结构。交替制备Ｐ型与Ｎ型巨磁阻材料薄膜就获得了多层Ｐ－Ｎ结结构，Ｐ－Ｎ结或三极管结构或Ｐ－Ｎ结多层结构都对磁场相当敏感，其特性曲线是磁场的函数。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及巨磁阻材料，特别涉及一种具有P-N结构的巨磁阻材料。目前已知的巨磁阻材料有氧化物巨磁阻(CMR)材料和多层金属膜巨磁阻(GMR)材料。自从1989年加拿大的Manitcba大学发现氧化物La1-xPbxMnO3的巨磁阻现象之后，1994年起，人们在凝聚态物理学和材料科学方面对巨磁阻材料已经做了大量研究。这类巨磁阻材料为R1-xTxBO3(如La1-xSrxMnO3)，R2B2O7(如Tl2Mn2O7)和T3-xRxB2O7(Sr1.8La1.2Mn2O7)型化合物，其中R为三价稀土或其它三价元素，T为二价碱土金属，B为Mn,Co等过渡金属，O为氧。这些化合物在室温条件下都是P型半导体，低温条件下为金属，在液氮温区呈巨磁阻特性，即其电阻随外磁场变化而急剧变化。在参考国外工作的基础上我们在国际上首先以四价元素Sn替代一部分三价La，成功地制备出n型巨磁阻材料La-Sn-Mn-O。如文献l，Shou-Yu Dai,et al.Phys.Rev.B 55(1997),14125所述，此后我们还研制出其它几种n型巨磁阻材料。氧化物磁阻材料有很大的磁阻比(可达90％)，但是目前却只能在液氮温区工作，这就限制了它在高新
里应用。多层金属膜巨磁阻材料的应用研究近年来获得巨大发展，MR磁头已经有商业产品出售。但其磁阻比率比起氧化物巨磁阻材料小得多，如文献4,Barthelemy.et al.Physics world,No.34,(1994)和5.JJ.S.Moodera,et al.Phys.Rev.Lett.,74(1995)。本专利技术的目的就是为了克服氧化物巨磁阻阻材料只在液氮温区呈巨磁阻特性，而在室温下无法工作的缺点，为了开拓这类材料在计算机，音像技术，自动控制，仪器仪表和生物技术等高新
里的应用而提供一种既具有氧化物巨磁阻材料的高磁阻比，又具有室温工作的特点，此外还具有磁控三极管的特性的P-N结结构。本专利技术的目的是这样实现的制备出一种巨磁阻材料构成的P-N结结构，其特征在于包括在基片上淀积一层P型或N型巨磁阻材料，再在上述P型或N型巨磁阻材料上淀积一层N型或P型体巨磁阻材料。整个结构由P和N型巨磁阻材料交替淀积所组成。首先制备出N型巨磁阻材料做成陶瓷靶和P型巨磁阻材料陶瓷靶，然后在单晶(如SrTiO3,YSZ,LaAlO3,Al2O3等)基片上用脉冲激光淀积法或DC溅射或RF溅射，或电子束蒸发或其它薄膜制备方法淀积一层n型巨磁阻材料薄膜，然后再在所淀积的n型巨磁阻材料薄膜上淀积一层P型巨磁阻材料薄膜，就得到用巨磁阻材料制备的P-n结。如果上述P-n结的P型薄膜层的厚度严格控制，并且在其上再淀积一层n型巨磁阻材料薄膜，则得到一个n-P-n三极管型结构。同样按上述方法可以制备出P-n-P三极管型结构。将上述过程重复还可以制备n-p-n-p-n…或P-n-P-n-P…多层结构。本专利技术制备的P-n结或三极管型结构或P-N结多层结构，用测量半导体结Ⅰ-Ⅴ特性曲线的方法进行测量，表示这些结或结构的电流-电压关系呈现典型的半导体Ⅰ-Ⅴ特性曲线。然后将上述P-n结或三极管结构或P-N结多层结构放入磁场中，改变磁场强度可以发现Ⅰ-Ⅴ曲线上下移动，即电阻为磁场强度的函数，这说明通过磁场就可以控制上述P-N结或三极管结构的特性曲线。利用这种特性不仅可以制成磁控器件，还可制成磁敏感元件。本专利技术的优点是既具有高的磁阻比又在室温条件下工作，因而给磁敏感元件或磁控制元件带来方便。下面结合附图及实施例进行详细说明附图说明图1是本专利技术的巨磁阻材料的P-N结的示意图其中1-单晶基片；2-N型巨磁阻材料薄膜；3-P型巨磁阻材料薄膜。图2是本专利技术的巨磁阻材料P-N结的Ⅰ-Ⅴ曲线。图3是本专利技术的巨磁阻材料P-N-P结的Ⅰ-Ⅴ曲线。实施例1用n型巨磁阻材料La1-x-Snx-Mn-O3(其中0.001＜x＜0.9)和P型巨磁阻材料La1-x-Srx-Mn-O3(其中0.001＜x＜0.9)分别制成陶瓷靶，然后用脉冲激光法在SrTiO3基底上首先淀积一层n型巨磁阻材料(La-Sn-Mn-O)薄膜，薄膜厚度取值范围为0.5nm-1mm。这一层薄膜制备好制之后，再用同样的方法制备一层P型巨磁阻材料La-Sr-Mn-O薄膜，薄膜厚度取值范围同上。这样用巨磁阻材料构成的P-N结就制成了。P-N结制成后用电子学方法测量它的Ⅰ-Ⅴ特性曲线，发现此曲线为典型的半导体Ⅰ-Ⅴ曲线，如图2所示。■和▲分别表示磁场为0和40 Oe条件下的曲线。这就是说当将此P-N结放入磁场中时，曲线随磁场改变而移动，(ΔI/I0)v值约为40％。实验结果表明该P-N结的电阻在室温下也受磁场的显著影响。实施例2用n型巨磁阻材料La1-x-Tex-Mn-O3(其中0.001＜x＜0.9)和P型巨磁阻材料La1-x-Bax-Mn-O3(其中0.001＜x＜0.9)分别制成陶瓷靶，然后用脉冲激光法在SrTiO3基底上首先淀积一层n型巨磁阻材(La-Sn-Mn-O)薄膜，薄膜厚度取值范围为0.5nm-1mm，这一层薄膜制备完成之后，再用同样的方法制备一层P型巨磁阻材料La-Sr-Mn-O薄膜，薄膜厚度取值范围为0.5nm-100μm，然后再用这样的方法淀积一层N型巨磁阻材料薄膜，膜层厚度取值范围为0.5nm-1mm这样由两个P-N结构成的N-P-N三极管结构就制成了。N-P-N结构制成后用电子学方法测量它在不同偏压下的Ⅰ-Ⅴ特性曲线，如图3所示。此结构为典型的半导体三极管特性，当将此N-P-N结构放入磁场中时，Ⅰ-Ⅴ曲线不仅受基极电流控制，而且对磁场敏感。实验结果表明该N-P-N结构的特性曲线在室温下也受磁场的显著影响，可以用磁场加以控制。实施例3用实施例2的方法制成P-N-P巨磁阻三极管结构，测量表明其特性曲线同样是磁场函数。实施例4用DC溅射方法制成巨磁阻P-N结，测量表明其特性曲线同样是磁场函数。实施例5用RF溅射方法制成P-N-P巨磁阻三极管结构，测量表明其特性曲线同样是磁场函数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种巨磁阻材料Ｐ－Ｎ结结构，其特征在于：包括在基片上淀积一层Ｐ型或Ｎ型巨磁阻材料，再在上述Ｐ型或Ｎ型巨磁阻材料上淀积一层Ｎ型或Ｐ型体巨磁阻材料，由Ｐ型和Ｎ型巨磁阻材料交替淀积组成，其中巨磁阻材料Ｐ－Ｎ结结构的电流－电压关系为半导体Ｉ－Ｖ曲线，电阻为磁场强度的函数。

【技术特征摘要】
1．一种巨磁阻材料P-N结结构，其特征在于包括在基片上淀积一层P型或N型巨磁阻材料，再在上述P型或N型巨磁阻材料上淀积一层N型或P型体巨磁阻材料。由P型和N型巨磁阻材料交替淀积组成。其中巨磁阻材料P-N结结构的电流-电压关系为半导体Ⅰ-Ⅴ曲线，电阻为磁场强度的函数。2．按权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴守愚，周岳亮，吕惠宾，陈正豪，杨国桢，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]