本发明专利技术提供一种铁磁半导体材料，其化学式为(Sr1-yNay)(Zn1-xMnx)2As2，其中0.1<y<0.4，0.05<x<0.3。本发明专利技术还提供了一种制备该铁磁半导体材料的方法，利用固相反应法，在与氧隔离的环境中烧结前躯体，形成(Sr1-yNay)(Zn1-xMnx)2As2，0.1<y<0.4，0.05<x<0.3，其中固相反应法所采用的烧结温度为670-1000℃。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有CaAl2Si2结构的铁磁半导体材料，尤其涉及一种化学结构通 式为（Sr1 yNay) (Zn1 xMnx)2As2的铁磁半导体材料。
技术介绍
随着现代电子技术以及电子产业的飞速发展，传统的电子工艺已逐渐不能满足器 件小型化的需求。目前，科技人员致力于在常规的电子工艺中引入电子自旋，希望在半导体 中同时利用载流子以及其自旋，从而使电子器件同时具有储存、传输以及处理量子信息等 成为可能。稀磁半导体是指磁性过渡金属元素或者稀土金属元素取代非磁性半导体中的部 分原子，而形成的一种新的半导体化合物。稀磁半导体化合物由于兼具有磁性物质以及半 导体的特性，易于与常规半导体工艺兼容，成为许多研究人员关注的焦点。 其中比较典型的稀磁半导体体系是20世纪90年代发现的（Ga, Mn) As铁磁半导体 (Ohno H.，Shen A.，Matsukura F. el al. Appl. Phys. Lett.，1996)，该体系一个突出的方面 是磁性离子Mn2+部分取代Ga3+的位置同时实现了自旋和电荷的掺杂。然而该材料不稳定， 只能制作成薄膜，并且薄膜的制备过程中对制备方法的要求高，对热处理很敏感。而且很多 测试实验只能用块材，因此寻找新的块材的铁磁半导体对研究铁磁半导体中磁性的起源是 非常重要的。 另一种典型的稀磁半导体材料是Sr (Zn, MrO2As2，其母体为SrZn2As2，属于六方晶 系，具有CaAl2Si2型结构。通过在SrZn2As2的Zn的位置上掺入适量的Mn原子即可得到具 有磁性的Sr (Zn, Mn) 2As2。然而Sr (Zn, Mn) 2As2是一种顺磁性材料，相比于铁磁性材料而言 其实际应用价值低得多。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种铁磁性的、基于SrZn2As2母体的半导体材料。 本专利技术提供一种铁磁半导体材料，其化学式为（Sri yNay) (Zn1 xMnx) 2As2，其中 0. l<y<0. 4,0. 05<x<0. 3〇 根据本专利技术提供的铁磁半导体材料，其中所述铁磁半导体材料的晶体结构属六方 晶系。 本专利技术提供一种制备上述铁磁半导体材料的方法，利用固相反应法，在与氧隔离 的环境中烧结前躯体，形成（Sr1 yNay) (Zn1 xMnx)2As2,0. l〈y〈0. 4,0. 05〈x〈0. 3,其中所述前躯 体的物质选自如下物质构成的组：Sr、Na、Zn、Μη、As、SrAs、MnAs、ZnAs、Na3As,其中各种物 质的含量满足所要制备的铁磁半导体材料（Sr1 yNay) (Zn1 xMnx)2As2中各种元素的配比，其中 固相反应法所采用的烧结温度为670-1000°C。 根据本专利技术提供的方法，其中所述烧结过程在常压下进行。 根据本专利技术提供的方法，其中所述烧结过程在高于一个大气压的压力下进行。 根据本专利技术提供的方法，其中所述前躯体包括Sr、Zn、Mn、As、Na3As。 根据本专利技术提供的方法，其中所述前躯体包括SrAs、Zn、Mn、As、Na3As。 根据本专利技术提供的方法，其中所述前躯体包括Sr、ZnAs、Mn、As、Na3As。 根据本专利技术提供的方法，其中所述前躯体包括Sr、Zn、MnAs、As、Na3As。 根据本专利技术提供的方法，其中所述烧结过程在惰性气体或真空环境中进行。 本专利技术提供的铁磁半导体材料，其磁输运性质具有如下性质：存在明显的反常霍 尔效应，载流子类型为空穴型（即P型）；具有负磁阻效应；存在金属-绝缘体转变，具有丰 富的电输运性质，为研究局域自旋和传导电子相互作用衍化提供了一个平台。 本专利技术提供的铁磁半导体材料，稳定性好，可在空气中稳定存在。另外本专利技术提供 的制备方法能够容易地制备出高纯度的铁磁半导体材料（Sr1 yNay) (Zn1 xMnx)2As2。【附图说明】 以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中： 图1为根据本专利技术的铁磁半导体材料（Sr1 yNay) (Zn1 xMnx)2As2的晶体结构示意图； 图2为根据实施例1提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna95MnQ.Q5)2As2的X射线衍射图谱； 图3为根据实施例1提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna95Mnl^5)2As2的直流磁化率与温度的关系曲线； 图4为根据实施例1提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna95Mnl^5)2As2的直流磁化率与磁场的关系曲线； 图5为根据实施例1提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna95Mna05)2As2的电阻率与温度的关系曲线； 图6为根据实施例1提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna95Mna(]5)2As2在空气中两个月后的X射线衍射图谱； 图7为根据实施例2提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna9Mnai)2As2的X射线衍射图谱； 图8为根据实施例2提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna9Mnai)2As2的直流磁化率与温度的关系曲线； 图9为根据实施例2提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna9Mnai)2As2的直流磁化率与磁场的关系曲线； 图10为根据实施例2提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna9Mnai)2As2的电阻率与温度的关系曲线； 图11为根据实施例3提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna85Mnai5)2As2的X射线衍射图谱； 图12为根据实施例3提供的方法所制备的（Sra9Naai) (Znas5Mnai5)2As2的直流磁 化率与温度的关系曲线； 图13为根据实施例3提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Zna85Mnai5)2As2的直流磁化率与磁场的关系曲线； 图14为根据实施例3提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (Znas5Mnai5)2As2的电阻率与温度的关系曲线； 图15为根据实施例4提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (ZnasMna2)2As2的X射线衍射图谱； 图16为根据实施例4提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (ZnasMna2)2As2的直流磁化率与温度的关系曲线； 图17为根据实施例4提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (ZnasMna2)2As2的直流磁化率与磁场的关系曲线； 图18为根据实施例4提供的方法所制备的铁磁半导体材料（Sra9Naai) (ZnasMna2)2As2的电阻率与温度的关系曲线； 图19为根据实施例5提供的方法所制备的铁磁半导体材料（SrasNaa2) (Zna85Mnai5)2As2的X射线衍射图谱； 图20为根据实施例5提供的方法所制备的铁磁半导体材料（SrasNaa2) (Zna85Mnai5)2As2的直流磁化率与温度的关系曲线； 图21为根据实施例5提供的方法所制备的铁磁半导体材料（SrasNaa2) (Zna85Mnai5)2As2的直流磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁磁半导体材料，其化学式为(Sr1‑yNay)(Zn1‑xMnx)2As2，其中0.1<y<0.4，0.05<x<0.3。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：靳常青，陈碧娟，邓正，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。