[发明专利]Ga基范德华室温铁磁晶体材料、制备与应用

说明书

本发明公开了Ga基范德华室温铁磁晶体材料、制备与应用，属于纳米磁性材料制备技术领域。材料为Fesubgt;3‑a/subgt;Gasubgt;b/subgt;Tesubgt;2/subgt;(a＝‑0.3～0.1,b＝0.8～1.2)和Fesubgt;5‑c/subgt;GeGasubgt;d/subgt;Tesubgt;2/subgt;(c＝‑0.2～0.2,d＝0.01～0.5)。Fesubgt;3‑a/subgt;Gasubgt;b/subgt;Tesubgt;2/subgt;(a＝‑0.3～0.1,b＝0.8～1.2)的生长方法是自助熔剂法，以过量的Ga和Te作为助熔剂来生长晶体。Fesubgt;5‑c/subgt;GeGasubgt;d/subgt;Tesubgt;2/subgt;(c＝‑0.2～0.2,d＝0.01～0.5)的生长方法是化学气相输运法，以碘单质作为输运剂来生长晶体。本发明提供的Ga基范德华室温铁磁晶体Fesubgt;3‑a/subgt;Gasubgt;b/subgt;Tesubgt;2/subgt;(a＝‑0.3～0.1,b＝0.8～1.2)和Fesubgt;5‑c/subgt;GeGasubgt;d/subgt;Tesubgt;2/subgt;(c＝‑0.2～0.2,d＝0.01～0.5)材料组分均匀，具有范德华结构，容易机械剥离，居里温度分别为330～367K和320～345K，饱和磁矩分别为50～57.2emu/g和80～88.5emu/g。其中，Fesubgt;3‑a/subgt;Gasubgt;b/subgt;Tesubgt;2/subgt;(a＝‑0.3～0.1,b＝0.8～1.2)单晶的垂直磁各项异性能高达3.25×10supgt;5/supgt;～4.79×10supgt;5/supgt;J/msupgt;3/supgt;。

技术领域

本发明属于纳米磁性材料制备技术领域，更具体地，涉及Ga基范德华室温铁磁晶体材料、制备与应用。

背景技术

磁性起源于基本粒子的移动电荷和自旋，它革新了数据存储和生物医学成像等重要技术，并将继续在涌现材料和缩小尺寸方面带来新现象。虽然铁磁性材料在三维空间中能表现出铁磁有序态，但Mermin-Wagner理论的限制，挡住了人们进一步在二维系统中寻找具有本征铁磁性材料的道路。该定理通过严格地证明指出，由于热力学涨落会破坏一切有序态，因此，在二维各向同性的海森堡自旋系统中是不可能存在长程磁有序的。直到最近，实验上关于二维铁磁材料的研究才取得了突破性的进展。仅在过去的几年中，铁磁有序现象就在CrI₃，Cr₂Ge₂Te₆，Fe_nGeTe₂(n＝3,4,5)等具有范德华结构的二维范德华晶体中被观察到。这一系列的二维范德华铁磁晶体及其异质结构不仅蕴含了丰富的物理机制和有趣的电子性质，还有望提供多种奇特量子效应的研究平台，如量子反常霍尔效应、量子自旋霍尔效应和谷霍尔效应等，并为各种多功能量子器件的实现提供了材料基础。

然而，尽管最近发现的二维范德华本征铁磁晶体推动了本征二维磁性和各种多功能自旋电子学器件如隧穿电子磁性探测、自旋量子传感器、巨隧穿磁阻、自旋隧穿场效应晶体管等的发展，但由于它们极低的居里温度，这些器件仍然只能在远低于室温的条件下工作。因此，制备具有超室温居里温度、大饱和磁矩和大垂直磁各向异性的本征二维范德华铁磁晶体，并以其为基础实现能在室温下工作的二维量子器件仍然面临着一定的困难。

发明内容