[发明专利]一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结及其制备方法

权利要求书

1.一种钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结，其特征在于，其厚度为30~60 nm；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结包括钌酸锶薄膜和镧锶锰氧薄膜，所述镧锶锰氧薄膜中各成分的摩尔比La∶Sr∶Mn∶O=1-x∶x∶1∶3，0≤x≤1；所述钌酸锶薄膜的厚度为15~30nm，所述镧锶锰氧薄膜的厚度为15~30nm；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的横向交换偏置范围为0~150Oe，纵向交换偏置范围为-100~0emu/cc；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结具有(001)面晶体取向；所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结生长于SrTiO₃(001)、(La,Sr)(Al,Ta)O₃(001)、MgO(001)或LaAlO₃(001)单晶基片上。

2.一种权利要求1所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（a）准备钌酸锶靶材和镧锶锰氧靶材，将所述钌酸锶靶材和所述镧锶锰氧靶材分别安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中，备用；

（b）对基片进行预处理，之后将其放置于脉冲激光沉积设备的沉积室中；

（c）在基片温度为700~800℃、氧压为30~50 Pa的条件下，采用脉冲激光沉积法用激光先轰击钌酸锶靶材，在所述基片上沉积厚度为15~30nm的钌酸锶薄膜，然后用激光轰击所述镧锶锰氧靶材，在所述钌酸锶薄膜上沉积厚度为15~30nm的镧锶锰氧薄膜，即可得到30~60nm厚的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结。

3.根据权利要求2所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，所述基片为SrTiO₃(001)、LaAlO₃ (001)、(La,Sr)(Al,Ta)O₃(001)或MgO(001)单晶基片。

4.根据权利要求3所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，对SrTiO₃(001)单晶基片进行预处理的方法为：分别将基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后，将其在真空下升温至750℃，保温30 min；

对LaAlO₃(001)单晶基片进行预处理的方法为：分别将基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后，将其在真空下升温至1200℃，保温30 min；

对(La,Sr)(Al,Ta)O₃(001)或MgO(001)单晶基片进行预处理的方法为：分别将基片在丙酮和酒精溶液中超声波清洗各20 min，氮气吹干后备用。

5.根据权利要求2所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，步骤（c）中，采用脉冲激光沉积法进行沉积时，激光能量密度为1.0 ~ 1.5 J/cm²，靶材与基片间的距离为4~5 cm。

6.根据权利要求2所述的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，步骤（d）中，将制得的钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结薄膜材料在半个大气氧压下原位退火30min，然后以2℃/min的速率冷却到室温。

7.一种权利要求1所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结的横向、纵向交换偏置的调控方法，其特征在于，所述钌酸锶/镧锶锰氧过渡金属氧化物异质结钌酸锶薄膜和镧锶锰氧薄膜，通过改变所述镧锶锰氧薄膜中Sr元素的掺杂含量而实现横向、纵向交换偏置数值的调控，所述镧锶锰氧薄膜中各成分的摩尔比La∶Sr∶Mn∶O=1-x∶x∶1∶3，0≤x≤1。