專利名稱：：一種半金屬Heusler合金材料Co<sub>2</sub>Fe(Si<sub>1-x</sub>B<sub>x</sub>)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于磁性材料領(lǐng)域，提供了一種半金屬Heusler(霍伊斯勒)合金材料，具有百分之百的自旋極化率和高居里溫度。該材料可以作為鐵磁層應(yīng)用于自旋閥或磁隧道結(jié)中，能夠獲得高磁電阻效應(yīng)，進而實現(xiàn)超高存儲密度，將被廣泛應(yīng)用于磁傳感器或磁存儲器等器件中。
背景技術(shù)：
：半金屬是一類在費米面附近具有單自旋態(tài)的材料，因此它們具有100%的自旋極化率，是良好的鐵磁性材料。近年來，具有半金屬特性的Heusler合金材料逐漸成為半金屬材料中的研究熱點，國際學(xué)術(shù)界對半金屬型Heusler合金的研究集中在巨熱電勢效應(yīng)、磁制冷和形狀記憶合金等方面，最近，Heusler合金被作為鐵磁層應(yīng)用在自旋閥和磁隧道結(jié)中，獲得了高磁電阻效應(yīng)，開辟了一個嶄新的研究方向。實驗證明，將C02FeAI、Co2CrAl、Fe2MnAl、Fe2CrAl等多種半金屬Heusler合金材料應(yīng)用于磁隧道結(jié)中，均可以獲得較高的隧道磁電阻效應(yīng)[K.Inomataetal.,JournalofMagnetismandMagneticMaterials282,269(2004),S.Okamuraetal"J,Appl.Phys.96,6561(2004):S.Okamuraetal"Appl.Phys.Lett.86,232503(2005),K.Inomataetal"J.Phys.D39,816(2006)]。最新的研究成果表明，在C02FeAl材料中，以部分S淑代A1位置后，可以得到Heusler合金Co2FeAlo.5Sio.s，該材料應(yīng)用于磁隧道結(jié)中磁電阻性質(zhì)有顯著提高，其室溫隧道磁電阻效應(yīng)高達175%，在高溫500OC下仍然具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[N.Tezuka，N.Ikeda，S.SugimotoandK.Inomata,Appl.Phys.Lett.89，252508(2006)]。目前人們?nèi)栽谂﹂_發(fā)新型半金屬型Heusler合金材料，使其不但具有100%自旋極化率，并且在費米面附近的次自旋帶隙更寬，進而使其在自旋閥或磁隧道結(jié)中應(yīng)用時能夠獲得更高的磁電阻效應(yīng)，最終滿足高靈敏度和存儲密度的磁傳感器和磁存儲器的使用要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種半金屬Heusler合金材料Co2Fe(Si^Bx)，以獲得一種高居里溫度和100%自旋極化率的鐵磁性材料，使其在自旋閥和磁隧道結(jié)中作為鐵磁層應(yīng)用時，提高器件的磁電阻效應(yīng)，并最終實現(xiàn)超高磁存儲密度?！N半金屬Heusler合金材料，其原子組分為Co2Fe(S^B》(0<x《l)，晶體結(jié)構(gòu)為L2！或B2型Heusler合金結(jié)構(gòu)。在Heusler合金的X2YZ構(gòu)型中，Co占據(jù)X位置，F(xiàn)e占據(jù)Y位置，Si和B共同占據(jù)Z位置。當(dāng)合金呈B2型結(jié)構(gòu)時，少量Y、Z位置的原子發(fā)生混亂占據(jù)。利用B元素?fù)诫s比例"x"調(diào)節(jié)該半金屬材料費米面附近次自旋電予帶隙的位置，使其費米面位于次自旋電子的帶隙中，從而實現(xiàn)100%自旋極化率和高居里溫度。本發(fā)明的優(yōu)點在于半金屬材料Co2Fe(Si^Bx)在(Kx《l范圍內(nèi)為100%自旋極化，通過調(diào)節(jié)B元素的摻雜比例，可以調(diào)節(jié)費米面的位置，使其位于次自旋電子帶隙的中心，使材料同時具有高自旋極化率和高居里溫度。因此它在自旋閥或磁隧道結(jié)中應(yīng)用時能夠獲得更高的磁電阻效應(yīng)，滿足高靈敏度和存儲密度的磁傳感器和磁存儲器的使用要求。具體實施例方式發(fā)明人根據(jù)上述材料的組分和結(jié)構(gòu)，分別采用磁控濺射和固相反應(yīng)法制備了下列12種C02Fe(Si^Bx)半金屬材料，其特點是B元素的比例為(Kx《1，晶體結(jié)構(gòu)為L2,或B2型，在Heusler合金的X2YZ構(gòu)型中，Co占據(jù)X位置，F(xiàn)e占據(jù)Y位置，Si和B共同占據(jù)Z位置。在B2型結(jié)構(gòu)中，少量Y、Z位置的原子發(fā)生混亂占據(jù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>通過測試，上述C02Fe(Si!-xBx)材料均為X2YZ構(gòu)型的Heusler半金屬合金，其晶體結(jié)構(gòu)為L2！或者B2，自旋極化率均為100%，在50(TC退火后仍保持其半金屬特性。這使得該材料完全可以作為鐵磁材料運用在自旋閥或磁隧道結(jié)中，提高磁存儲器或磁傳感器等器件的存儲密度、靈敏度和熱穩(wěn)定性。權(quán)利要求1、一種半金屬Heusler合金材料Co2Fe(Si1-xBx)，其特征在于原子組分為Co2Fe(Si1-xBx)，其中0＜x≤1，晶體結(jié)構(gòu)為L21或B2型Heusler合金結(jié)構(gòu)。2、如權(quán)利要求1所述的半金屬Heusler合金材料Co2Fe(Si^Bx)，其特征在于在Heusler合金的X2YZ構(gòu)型中，Co占據(jù)X位置，F(xiàn)e占據(jù)Y位置，Si和B共同占據(jù)Z位置；當(dāng)合金呈B2型結(jié)構(gòu)時，Y、Z位置的原子發(fā)生混亂占據(jù)。全文摘要一種半金屬Heusler合金材料Co<sub>2</sub>Fe(Si<sub>1-x</sub>B<sub>x</sub>)，屬于磁性材料領(lǐng)域。其特征在于原子組分為Co<sub>2</sub>Fe(Si<sub>1-x</sub>B<sub>x</sub>)，其中0＜x≤1，晶體結(jié)構(gòu)為L2<sub>1</sub>或B2型Heusler合金結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點在于通過調(diào)節(jié)B元素的摻雜比例，可以調(diào)節(jié)費米面的位置，使其位于次自旋電子帶隙的中心，使材料同時具有高自旋極化率和高居里溫度，因此它在自旋閥或磁隧道結(jié)中應(yīng)用時能夠獲得高磁電阻效應(yīng)，滿足高靈敏度和存儲密度的磁傳感器和磁存儲器的使用要求。文檔編號C22C19/07GK101550507SQ200910082008公開日2009年10月7日申請日期2009年4月17日優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日發(fā)明者勇姜,徐曉光申請人:北京科技大學(xué)