一种铬掺杂二氧化钛室温铁磁薄膜的制备方法技术

技术编号：3174936 阅读：204 留言：0更新日期：2012-04-11 18:40

本发明专利技术提供一种铬（Ｃｒ）掺杂的二氧化钛（ＴｉＯ↓［２］）（Ｃｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｏ↓［２］）室温铁磁薄膜的制备方法，属于新型半导体自旋电子器件制备领域。该方法首先采用溶胶－凝胶法制备Ｃｒ掺杂ＴｉＯ↓［２］溶胶，将溶胶旋涂在单晶硅衬底上形成Ｃｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｏ↓［２］溶胶－凝胶薄膜。Ｃｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｏ↓［２］溶胶－凝胶薄膜在空气气氛中退火晶化处理后在室温下具有微弱的铁磁特性；Ｃｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｏ↓［２］薄膜经过含氢气氛或者真空下二次退火后，其铁磁性得到了增强。采用本发明专利技术可制得具有良好室温铁磁性的Ｃｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｏ↓［２］薄膜。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新型半导体自旋电子器件制备领域，尤其涉及一种真有堂温铁磁性的Cr掺杂Ti02 (Crji卜x02)薄膜的制备方法。技术背景稀磁半导体结合了半导体的电荷输运特性和磁性材料的信息存l^特性，是制备新型半导体自旋电子器件的重要材料。由于磁性元素的引入，稀磁半导体材料还具有一系列不同于一般半导体的奇异性质，包含丰富的物理内涵。因此，对于稀^f兹半导体的研究在基础理论和实际应用上都具有非常重要的意义。氧化物基稀》兹半导体是一种很有希望的具有高温铁磁性和高自旋极化率的稀磁半导体材料，在半导体自旋电子学领域具有广阔的应用前景和使用价值。从应用的角度看，制备居里温度高于室温的稀磁半导体是非常必要的。基于ii-vi族以及ni-v族化合物半导体的稀磁半导体研究的较为广泛，比如(Cd，Mn) Te和(Ga，Mn)As,但是这些材料的居里温度一般低于IIOK，限制了它们的实际应用。近几年，研究发现过渡金属Co、 Cr、 Fe和Ni等掺杂的Ti02 氧化物稀磁半导体具有高于室温的铁磁〖生，引起了人们的广泛兴趣。Ti02基稀磁半导体薄膜的制备方法主要为分子束外延、金属有机化学气相沉积、反应溅射和脉冲激光沉积等镀膜技术以及离子注入技术等。不同的制备方法获得的摻杂Ti02材料的离子磁矩差异很大。另外，不同的衬底对材料的磁特性影响很大。制备具有高温铁磁性以及高离子磁矩的过渡金属掺杂的Ti02薄膜材料对于其在半导体自旋电子器件中的应用具有重要的实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用溶胶-凝胶方法制备Cr/Th-A室温铁磁薄膜的方法...

【技术保护点】
一种Ｃｒ掺杂的ＴｉＯ↓［２］室温铁磁薄膜的制备方法，包括如下步骤：　　　　１）采用溶胶－凝胶方法，制备掺杂Ｃｒ的ＴｉＯ↓［２］溶胶，掺杂的Ｃｒ与Ｔｉ的原子比控制在３∶９７－１０∶９０；　　　　２）将溶胶均匀的旋涂在单晶硅衬底上，形成Ｃｒ掺杂ＴｉＯ↓［２］的Ｃｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｏ↓［２］溶胶－凝胶薄膜，其中０．０３≤ｘ≤０．１；　　　　３）将Ｃｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｏ↓［２］溶胶－凝胶薄膜在８０－１５０℃温度范围内进行干燥处理；　　　　４）对Ｃｒ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｏ↓［２］溶胶－凝胶薄膜进行退火处理，完成Ｃｒ掺杂ＴｉＯ↓［２］铁磁薄膜的制备。

【技术特征摘要】
1. 一种Cr掺杂的TiO2室温铁磁薄膜的制备方法，包括如下步骤1)采用溶胶-凝胶方法，制备掺杂Cr的TiO2溶胶，掺杂的Cr与Ti的原子比控制在3∶97-10∶90；2)将溶胶均匀的旋涂在单晶硅衬底上，形成Cr掺杂TiO2的CrxTi1-xO2溶胶-凝胶薄膜，其中0.03≤x≤0.1；3)将CrxTi1-xO2溶胶-凝胶薄膜在80-150℃温度范围内进行干燥处理；4)对CrxTi1-xO2溶胶-凝胶薄膜进行退火处理，完成Cr掺杂TiO2铁磁薄膜的制备。2. 如权利要求l所述的Cr掺杂的Ti02室温铁磁薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1采用钛的醇盐、铬的无机盐为前驱物，将两种前驱物共溶于有机溶剂中，加入起稳定作用的络合剂和促进反应的催化剂，然后加入去离子水，室温下搅拌使溶液充分混合，再经过加温陈化或者在空气中放置至获得稳定溶胶。3. 如权利要求2所述的Cr掺杂的Ti02室温铁磁薄膜的制备方法，其特征在于，所述钛的醇盐为钛酸四正丁酯，铬的无机盐为乙酸铬或氯化铬，有机溶剂为无水乙醇或乙二醇，络合剂为乙酰丙酮或冰醋酸，催化剂为硝酸或盐酸。4. 如权利要求2所述的Cr掺杂的Ti02室温铁磁薄膜的制备方法，其特征在于，所述加温陈化的温度为30-80°...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘力锋，康晋锋，王漪，张兴，韩汝琦，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]

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