一种界面失配应变提升SrFeO制造技术

本发明专利技术公开了一种界面失配应变提升SrFeO

An interface mismatch strain lifting srfeo

【技术实现步骤摘要】
一种界面失配应变提升SrFeO
2.0
薄膜磁学性能的方法及应用


[0001]本专利技术涉及材料技术应用领域，尤其涉及一种界面失配应变提升SrFeO
2.0
薄膜磁学性能的方法及应用。

技术介绍

[0002]当前高集成信息技术对电子材料/器件在效率、能耗等方面提出新的需求。传统电子器件主要以电子的电荷为自由度进行信息处理。最近，兼具铁磁和绝缘特性的电子材料可以同时以电子的电荷和自旋为载体进行信息存储与处理工作，有利于电子信息技术的进一步发展，也是开发下一代低耗散量子自旋电子器件的必要条件。但至目前，这类兼具铁磁与电绝缘特性的电子材料还鲜有报道。现有SrFeO
2.5
薄膜为反铁磁材料，不存在宏观磁化强度和磁滞回线。同时， SrFeO
2.0
多晶块材或厚膜也不具有明显的磁化强度等特性。本专利技术通过界面失配应变作用，实现SrFeO
2.0
薄膜的磁性调控，为高温低耗散量子铁磁绝缘自旋电子器件的开发提供材料支撑。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是
技术介绍
中提到的有关缺乏高温铁磁绝缘材料，结合脉冲激光沉积与拓扑结构调控手段，以提供一种界面失配应变提升 SrFeO
2.0
薄膜磁学性能的方法及应用。
[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出以下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种界面失配应变提升SrFeO
2.0
薄膜磁学性能的方法，包括以下步骤：(1)用脉冲激光在单晶衬底上轰击SrFeO3靶材制备SrFeO
2.5
薄膜，单晶衬底与SrFeO
2.5
薄膜间产生界面失配应变；所述单晶衬底包括KTaO3、 (LaAlO3)
0.3
(SrAl
0.5
Ta
0.5
O3)
0.7
、LaAlO3、YAlO3中的一种，所述界面失配应变的范围为
‑
8.0％至2.0％；所述SrFeO
2.5
薄膜厚度为10nm
‑
50nm；(2)将CaH2粉体和SrFeO
2.5
薄膜在高真空状态下进行密封和烧结，得到SrFeO
2.0
薄膜。
[0006]进一步地，所述界面失配应变的范围为
‑
7.12％至
‑
0.02％。
[0007]进一步地，所述SrFeO
2.0
薄膜在10K条件下的饱和磁化强度为65emu/cc
‑
165 emu/cc。
[0008]进一步地，所述SrFeO
2.0
薄膜在300K条件下的饱和磁化强度为23 emu/cc
‑
130emu/cc。
[0009]进一步地，步骤(1)和步骤(2)之间还包括制备SrTiO3保护层的步骤；所述制备SrTiO3保护层的步骤具体为：用脉冲激光在SrFeO
2.5
薄膜表面覆盖一层 SrTiO3保护层；所述SrTiO3保护层的厚度≤3nm。
[0010]进一步地，在步骤(1)中，制备SrFeO
2.5
薄膜时，制备温度为600℃
‑
680℃，沉积氧压为0.01Pa
‑
5.0Pa。
[0011]进一步地，所述制备SrTiO3保护层的步骤，制备温度为550℃
‑
650℃，沉积氧压≤
0.01Pa。
[0012]进一步地，所述脉冲激光的激光光源为KrF准分子激光，波长248nm，激光脉宽10ns，激光能量密度为1.0J/cm2‑
3.0J/cm2，激光频率为2Hz
‑
5Hz。
[0013]进一步地，步骤(2)中的真空度大于或等于1
×
10
‑2Pa，温度为200℃
‑ꢀ
400℃，烧结时间为20小时以上。
[0014]第二方面，本专利技术还提供所述界面失配应变提升SrFeO
2.0
薄膜磁学性能的方法在高温铁磁绝缘氧化物薄膜中的应用。
[0015]本专利技术对SrFeO
2.0
薄膜的结构与磁性进行调控，通过界面失配应变有效提升其磁学性能，获得高质量外延的SrFeO
2.0
薄膜。在界面失配应变为
‑
7.12％至
‑ꢀ
0.02％的范围内，SrFeO
2.0
薄膜在10K和300K条件下的磁性随界面失配应变数值增大而增强。该异质结体系表现高于室温的铁磁与绝缘特性，为高集成、低功耗的电子信息器件发展提供材料支撑。
[0016]本专利技术利用脉冲激光沉积和软化学拓扑结构相变的方法在不同单晶衬底制备具有<001>取向的SrFeO
2.0
/SrTiO3两层薄膜体系，其中上盖层SrTiO3薄膜为结构保护层。衬底与薄膜间的界面失配应变效应可显著改善SrFeO
2.0
薄膜的磁性，为高温铁磁绝缘氧化物薄膜相关的基础与应用研究提供思路。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例1
‑
4脉冲激光沉积后所得SrFeO
2.5
薄膜的XRD图；
[0019]图2为本专利技术实施例1
‑
4拓扑相变后所得SrFeO
2.0
薄膜的XRD图；
[0020]图3为本专利技术实施例1
‑
4拓扑相变后所得SrFeO
2.0
薄膜在10K
‑
300K下的 M
‑
T曲线；
[0021]图4为本专利技术实施例1
‑
4拓扑相变后所得SrFeO
2.0
薄膜在10K下的M
‑
H曲线；
[0022]图5为本专利技术实施例1
‑
4拓扑相变后所得SrFeO
2.0
薄膜在300K下的M
‑
H曲线；
[0023]图6为本专利技术实施例5拓扑相变后所得SrFeO
2.0
薄膜及存放60天后薄膜的 XRD图；
[0024]图7为本专利技术对比例1拓扑相变后所得SrFeO
2.0
薄膜及存放10天后薄膜的 XRD图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界面失配应变提升SrFeO
2.0
薄膜磁学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)用脉冲激光在单晶衬底上轰击SrFeO3靶材制备SrFeO
2.5
薄膜，单晶衬底与SrFeO
2.5
薄膜间产生界面失配应变；所述单晶衬底包括KTaO3、(LaAlO3)
0.3
(SrAl
0.5
Ta
0.5
O3)
0.7
、LaAlO3、YAlO3中的一种，所述界面失配应变的范围为
‑
8.0％至2.0％；所述SrFeO
2.5
薄膜厚度为10nm
‑
50nm；(2)将CaH2粉体和SrFeO
2.5
薄膜在高真空状态下进行密封和烧结，得到SrFeO
2.0
薄膜。2.如权利要求1所述界面失配应变提升SrFeO
2.0
薄膜磁学性能的方法，其特征在于，所述界面失配应变的范围为
‑
7.12％至
‑
0.02％。3.如权利要求2所述界面失配应变提升SrFeO
2.0
薄膜磁学性能的方法，其特征在于，所述SrFeO
2.0
薄膜在10K条件下的饱和磁化强度为65emu/cc
‑
165emu/cc。4.如权利要求3所述界面失配应变提升SrFeO
2.0
薄膜磁学性能的方法，其特征在于，所述SrFeO
2.0
薄膜在300K条件下的饱和磁化强度为23emu/cc
‑
130emu/cc。5.如权利要求4所述界...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄传威，仪亚卓，张逸豪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：