[发明专利]一种Fe3Sn2材料的用途及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Fe₃Sn₂磁性材料的用途及其制备方法。

背景技术

磁性斯格明子(Magnetic Skyrmions)是一类全新的具有涡旋状自旋的磁畴结构，其具有(1)极小的尺寸(10～100nm)；(2)拓扑保护性(不受杂质等干扰)；(3)低临界磁畴翻转电流密度(＜10⁶A/m²)等特点。将它应用于磁存储领域可以有效的解决制约目前磁存储器件发展的问题(顺磁物理极限、挥发性和焦耳热等问题)，因此极有希望应用于高密度和低能耗的磁存储及自旋转移矩等新一代自旋电子学器件。

磁性斯格明子多发现于具有非中心对称结构的手性材料中，例如具有B20结构的金属螺旋磁体(MnSi、FeCoSi、FeGe、MnGe)、多铁材料Cu₂OSeO₃以及Mn-Zn铁氧体，在这些材料中Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用与海森堡直接交换作用竞争导致了斯格明子的产生。但是，这类材料的居里温度较低(斯格明子出现在居里温度附近及以下)同时磁性斯格明子成相温区较窄(目前块体中的斯格明子一般只存在于居里温度附近的几K范围内)，因此严重阻碍了现有磁性斯格明子材料在磁存储器件中的应用。另外，由于Dzyaloshinskii-Moriya相互作用限制了斯格明子螺旋和涡旋自由度，这使斯格明子只具有单一的拓扑结构，限制了斯格明子拓扑结构的多样化研究。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有材料和技术的缺陷，提供Fe₃Sn₂材料作为磁存储材料的用途。

根据本发明的Fe₃Sn₂材料的用途，优选地，所述Fe₃Sn₂材料用于磁存储器。

根据本发明的Fe₃Sn₂材料的用途，优选地，所述Fe₃Sn₂材料用于室温磁存储器。

根据本发明的Fe₃Sn₂材料的用途，优选地，所述Fe₃Sn₂材料用于赛道型磁存储器。

根据本发明的Fe₃Sn₂材料的用途，优选地，所述Fe₃Sn₂材料采用如下步骤制备：

步骤一：按Fe：Sn＝1：19的比例，分别称量纯度为99.95％的Fe、Sn金属原料；

步骤二：将称好的Fe、Sn金属原料放入氧化铝坩埚中，然后将所述氧化铝坩埚密封在钽容器中。

步骤三：在所述钽容器外部加封石英管，并转移到电阻炉中进行材料生长。

根据本发明的Fe₃Sn₂材料的用途，优选地，所述钽容器包括一端封口的钽管和钽盖。

本发明还提供了一种磁存储器，包括由Fe₃Sn₂材料构成的磁存储介质。

根据本发明的磁存储器，优选地，还包括用于给所述磁存储介质外加磁场的磁场源和用于控制所述磁场源的控制器。

本发明还提供了一种Fe₃Sn₂材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按Fe：Sn＝1：19的比例，分别称量纯度为99.95％的Fe、Sn金属原料；

步骤二：将称好的Fe、Sn金属原料放入氧化铝坩埚中，然后将所述氧化铝坩埚密封在钽容器中。

步骤三：在所述钽容器外部加封石英管，并转移到电阻炉中进行材料生长。

根据Fe₃Sn₂材料的制备方法，优选地，所述钽容器包括一端封口的钽管和钽盖。

根据Fe₃Sn₂材料的制备方法，优选地，将氧化铝坩埚密封在钽容器中包括将氧化铝坩埚装入一端封口的钽管中，然后加盖钽盖。

本发明通过实验研究发现，Fe₃Sn₂材料具有多种拓扑态磁性斯格明子纳米磁畴结构，能够应用于多态磁存储。另外，采用本发明的方法制备的Fe₃Sn₂材料的尺寸较大，质量较高，更有利于其在磁存储领域的应用。

附图说明