[发明专利]基于二维金属有机框架薄膜材料的有机自旋阀器件及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于二维金属有机框架薄膜材料的有机自旋阀器件及制备方法，制备步骤为：(1)用磁控溅射的方法在基板上制备出条形的镧锶锰氧底电极，得到带有条形镧锶锰氧底电极的基板；(2)将步骤(1)的基板浸入氨基硅烷溶液中反应，取出，洗涤，干燥；(3)将铜盐、镍盐或钴盐溶配成溶液A，将有机配体配成溶液B；(4)将步骤(2)获得的产物依次浸于溶液A和溶液B浸泡；(5)干燥；通过条形掩膜板，在步骤(5)获得的产物的上表面，蒸镀一层金属钴薄膜作顶电极，再蒸镀金薄膜作保护层即得。本发明的方法，逐层自组装方法可有效解决二维金属有机框架材料难溶解、不易成膜的问题，简单、成本低，对设备要求不高，适合规模化生产。

技术领域

本发明属于自旋电子学技术领域，涉及一种基于二维金属有机框架薄膜材料以及以这种二维金属有机框架薄膜材料为中间层的有机自旋阀。

技术背景

金属有机框架是一类具有结晶性的纳米多孔材料，无机金属离子与有机配体间通过配位作用结合在一起。通过改变金属节点和多种类型的有机配体，到目前为止，科研工作者们构建了一系列具有一维、二维、三维特点的新颖的金属有机框架结构。金属有机框架已经在很多方面得到应用，比如气体存储，气体分离及催化。而导电的二维金属有机框架材料是近几年新兴的一种材料，d-π共轭作用使其具有高的导电性和迁移率，这类材料在电催化、能量存储、光电器件、气体的电化学传感等领域展现出了优异的性质。但是这类材料大多是由水热反应合成的难溶多晶粉末，很难用热蒸发、旋涂等方式成膜，也限制了它在自旋电子学领域的应用。有机自旋电子学是一个新兴的领域，它充分考虑器件中电子的自旋特性，通过电场和磁场共同调制其自旋状态，在读出磁头、磁电阻传感器及信息存储等领域有许多应用。有机自旋电子学有机自旋阀器件是有机电子学领域的重要研究方向。有机自旋阀器件通常采用铁磁电极(FM1)/有机材料/铁磁电极(FM2)型的三明治结构，其中两个铁磁电极分别作为顶电极和底电极，有机材料作为自旋传输的的中间层。在外磁场的作用下，利用两个铁磁电极矫顽力的不同，铁磁电极呈平行态或反平行态，从而导致有机自旋阀电阻的变化。但是目前的有机自旋阀器件制备过程严格，材料体系不足且昂贵，需要制备良好的界面，不利于产业化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于二维金属有机框架薄膜材料的有机自旋阀器件。

本发明的第二个目的是提供基于二维金属有机框架薄膜材料的有机自旋阀器件的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

基于二维金属有机框架薄膜材料的有机自旋阀器件的制备方法，包括如下步骤：

(1)用磁控溅射的方法在基板上制备出条形的镧锶锰氧底电极，得到带有条形镧锶锰氧底电极的基板；

(2)将带有条形镧锶锰氧底电极的基板依次浸入去离子水和第一种有机溶剂中超声洗涤，干燥；再浸入混合溶剂中，在25～100℃浸泡15-60分钟，取出，用去离子水洗涤后干燥；浸入体积百分浓度为0.2％-5％的氨基硅烷溶液，所述氨基硅烷溶液的溶剂为无水正辛醇、乙醇或甲苯，加热回流0.25-24小时，取出，用无水乙醇洗涤，干燥；所述混合溶剂为按体积比1：1-2：2-7由H₂O₂、NH₄OH和H₂O组成；

(3)将铜盐、镍盐或钴盐溶于第二种有机溶剂中得到0.02～10mM的溶液A，将有机配体溶于第二种有机溶剂中得到0.01～10mM溶液B；

(4)将步骤(2)获得的产物依次浸于溶液A浸泡5-60分钟，取出；浸于乙醇浸泡5-60分钟，取出；浸于溶液B浸泡5-60分钟，取出；浸于乙醇浸泡5-60分钟，取出；

(5)重复步骤(4)1-200次，真空干燥，得到表面修饰有二维金属有机框架薄膜的带有条形镧锶锰氧底电极的基板；