【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于薄膜制備，具體涉及一種寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、典型磁性半導(dǎo)體鈣鈦礦氧化物錳氧化物的龐磁電阻(cmr)效應(yīng)在自旋電子學(xué)中有著潛在的應(yīng)用前景，其自旋電子學(xué)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)面臨兩個(gè)現(xiàn)實(shí)問題：一是單晶錳氧化物的顯著磁電阻響應(yīng)溫度處于其居里點(diǎn)tc附近，適用溫度區(qū)間窄，且需要幾特斯拉的較大外磁場；二是多晶鈣鈦礦錳氧化物的寬溫區(qū)低場磁電阻效應(yīng)(lfmr)的溫度區(qū)間多位于10-150k的低溫，無法在室溫附近應(yīng)用。
2、目前，研究人員通過在錳氧化物中引入非磁絕緣相制備自組裝結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜，利用鐵磁/非磁/鐵磁的隧穿電阻以及鐵磁/非磁界面的散射作用提高復(fù)合薄膜的磁電阻，并通過控制錳氧化物母相的應(yīng)變提高低場磁電阻效應(yīng)的發(fā)生溫度(王克鋒,劉俊明.稀土錳氧化物的低場磁電阻效應(yīng)[j].物理學(xué)進(jìn)展,2003,23(2):20)。然而該方法僅適用于有限范圍的材料系統(tǒng)，第二相的引入需考慮晶格匹配度、離子半徑、勢壘差、尺寸分布等諸多復(fù)雜因素(adv.funct.mater.2014,24,5393–5401)。另外，對于普遍采用的脈沖激光沉積方法，需要選取合適的單晶襯底，設(shè)計(jì)多種組分的靶材并分別摸索其沉積條件，制備工藝復(fù)雜且昂貴。在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體襯底上集成寬溫區(qū)顯著lfmr響應(yīng)的氧化物薄膜在自旋電子器件領(lǐng)域中具有重要的實(shí)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的錳氧化物薄膜的低場磁電阻的發(fā)生溫度遠(yuǎn)低于室溫的問題，本專利技術(shù)的目的是提供一種寬溫
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，包括以下步驟：
4、通過水溶性犧牲層技術(shù)在目標(biāo)襯底上制得具有裂紋的lsmo單晶薄膜；
5、通過脈沖激光沉積技術(shù)在具有裂紋的lsmo單晶薄膜上沉積單晶/多晶同質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)的lsmo薄膜，形成寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜。
6、進(jìn)一步的，單晶/多晶同質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)的lsmo薄膜的厚度為200-500nm。
7、進(jìn)一步的，水溶性材料為sr3al2o6。
8、進(jìn)一步的，目標(biāo)襯底材料為si片、石英、云母或al2o3。
9、進(jìn)一步的，通過水溶性犧牲層技術(shù)在目標(biāo)襯底上制得具有裂紋的lsmo單晶薄膜，包括以下步驟：
10、通過脈沖激光沉積技術(shù)在sto基片上外延sao犧牲層；
11、通過脈沖激光沉積技術(shù)在sao犧牲層上外延lsmo層；
12、在lsmo層頂部附著支撐層，在sto基片上溶解sao犧牲層釋放lsmo層，形成具有裂紋的lsmo單晶薄膜，將具有裂紋的lsmo單晶薄膜轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上。
13、進(jìn)一步的，sao犧牲層為立方相，立方相的sao晶格常數(shù)為
14、sto基片為立方結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為
15、lsmo的晶格常數(shù)為lsmo層和sao層的晶格常數(shù)為倍數(shù)關(guān)系。
16、進(jìn)一步的，sto基片包括晶面取向?yàn)?001)，(110)和(111)方向的sto單晶。
17、進(jìn)一步的，支撐層材料為熱剝離帶、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸亞丙酯、聚甲基丙烯酸甲酯或者硬性光刻膠。
18、進(jìn)一步的，sao犧牲層厚度為30～50nm，lsmo層厚度為5～10nm。
19、一種寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜，所述寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的磁電阻的響應(yīng)溫度范至100-350k。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有的有益效果為：
21、本專利技術(shù)中通過在外延單晶錳氧化物薄膜種人工引入晶界及高阻態(tài)的多晶相，將單晶相的高居里溫度同多晶相晶界處傳導(dǎo)電子的自旋極化隧穿(spin-polarizedtunneling，spt)和/或自旋極化散射(spin-dependent?scattering，sds)的優(yōu)勢特點(diǎn)相結(jié)合。本專利技術(shù)中，單相結(jié)構(gòu)錳氧化物薄膜無需考慮第二相摻雜材料與原材料之間的反應(yīng)問題，在單晶lsmo薄膜中人為引入可控多晶lsmo薄膜設(shè)計(jì)邊界結(jié)構(gòu)，多晶晶界上存在的局部自旋無序可以導(dǎo)致低溫下較大的lfmr效應(yīng)。由于單晶lsmo和多晶lsmo薄膜的鐵磁-順磁轉(zhuǎn)變溫度的差異，會顯著拓寬其鐵磁-順磁躍遷的溫度范圍，從而擴(kuò)大單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的磁電阻響應(yīng)溫度范至100-350k。本專利技術(shù)制備的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜可以在任何耐高溫非晶格匹配襯底上生長，從而擴(kuò)展了可以形成這種微觀結(jié)構(gòu)的成分范圍，這為實(shí)現(xiàn)在集成技術(shù)si襯底上或者柔性mica襯底上構(gòu)建分層納米結(jié)構(gòu)提供了潛力。此外，不同基片上的單晶/多晶復(fù)合材料磁疇排布多樣化，對外加磁場方向的敏感度不同，可通過巧妙設(shè)計(jì)基片與薄膜之間晶格失配情況來調(diào)控磁疇，打開更多的在磁性傳感器方面應(yīng)用的機(jī)遇。
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1.一種寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，單晶/多晶同質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)的LSMO薄膜的厚度為200-500nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，水溶性材料為Sr3Al2O6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，目標(biāo)襯底材料為Si片、石英、云母或Al2O3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，通過水溶性犧牲層技術(shù)在目標(biāo)襯底上制得具有裂紋的LSMO單晶薄膜，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，SAO犧牲層為立方相，立方相的SAO晶格常數(shù)為
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，ST
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，支撐層材料為熱剝離帶、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸亞丙酯、聚甲基丙烯酸甲酯或者硬性光刻膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，SAO犧牲層厚度為30～50nm，LSMO層厚度為5～10nm。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述方法制備的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜，其特征在于，所述寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的磁電阻的響應(yīng)溫度范至100-350K。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，單晶/多晶同質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)的lsmo薄膜的厚度為200-500nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，水溶性材料為sr3al2o6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，目標(biāo)襯底材料為si片、石英、云母或al2o3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制備方法，其特征在于，通過水溶性犧牲層技術(shù)在目標(biāo)襯底上制得具有裂紋的lsmo單晶薄膜，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬溫區(qū)磁電阻響應(yīng)的單晶/多晶單相復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的制...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜琴，王志廣，張富春，楊建峰，
申請(專利權(quán))人：延安大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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