【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及二維材料器件，具體涉及一種二維磁性材料器件及其制備方法和調(diào)控方法。
技術(shù)介紹
1、自2004年單層石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，二維材料受到越來越廣泛的關(guān)注和研究，由于其具有良好的電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)以及力學(xué)性質(zhì)，近年來成為了科學(xué)界一大研究熱點(diǎn)。而作為二維材料的分支，二維磁性材料由于具有磁各向異性、單層磁有序等特殊性質(zhì)，還可通過多種場對其磁學(xué)特性進(jìn)行調(diào)控，使其具有豐富的物理特性和潛在的應(yīng)用價(jià)值，這就顯得對二維磁性材料的調(diào)控研究十分有必要。
2、調(diào)控二維磁性材料有電子工程、機(jī)械工程、界面工程等方法，這些方法由于其器件的復(fù)雜程度，對界面的高要求以及調(diào)控效果的局限性，限制了這些方法的發(fā)展以及應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種二維磁性材料器件及其制備方法和調(diào)控方法，通過選用包含不同長度陽離子分子鏈的離子液體對二維磁性材料器件進(jìn)行插層，以實(shí)現(xiàn)對二維材料磁性器件的調(diào)控，大大提高了調(diào)控二維磁性材料的靈活性，且可以改變二維磁性材料的矯頑場、磁各向異性能和載流子濃度。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種二維磁性材料器件的調(diào)控方法，所述二維磁性材料器件包括襯底、源電極、漏電極、柵極和二維磁性材料；
4、其中，所述源電極、漏電極和柵極均連接在襯底上，所述二維磁性材料覆蓋在源電極和漏電極之間；
5、所述調(diào)控方法包括：將離子液體覆蓋在所述二維磁性材料器
6、進(jìn)一步的，所述持續(xù)施加的從柵極到源電極和到漏電極的電流，電流大小為100na-2ma，持續(xù)時(shí)間為30min-120min；
7、和/或，所述加熱二維磁性材料器件的溫度為80℃-120℃。
8、進(jìn)一步的，所述離子液體包含的陽離子分子鏈表示為[cnmim]+，其中n≥1；
9、和/或，所述陽離子分子鏈的長度為2-20?，寬度為1-2?。
10、進(jìn)一步的，所述離子液體選自1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽和1-十二烷基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽中的一種；
11、所述二維磁性材料包括fe3gate2和fe3gete2中的一種。
12、第二方面，本專利技術(shù)提供了一種二維磁性材料器件，所述二維磁性材料器件采用本專利技術(shù)提供的二維磁性材料器件的方法進(jìn)行調(diào)控。
13、第三方面，本專利技術(shù)提供了一種所述二維磁性材料器件的制備方法，包括：
14、在襯底上按預(yù)設(shè)的電極圖案制備出源電極、漏電極和柵極；
15、將二維磁性材料粘貼到膠帶上，并使用膠帶反復(fù)貼合撕開進(jìn)行剝離；
16、將剝離好的二維磁性材料轉(zhuǎn)移至制備完源電極、漏電極和柵極的襯底上，使二維磁性材料與源電極和漏電極接觸，得到二維磁性材料器件。
17、進(jìn)一步的，所述在襯底上按預(yù)設(shè)的電極圖案制備出源電極、漏電極和柵極，包括：
18、在襯底上涂覆光刻膠，然后根據(jù)預(yù)設(shè)的電極圖案對涂覆了光刻膠的襯底依次進(jìn)行曝光、顯影、定影和干燥，將預(yù)設(shè)的電極圖案轉(zhuǎn)移至襯底上；
19、通過電子束蒸鍍技術(shù)在轉(zhuǎn)移電極圖案后的襯底上蒸鍍一層鈦層，再通過熱蒸鍍技術(shù)蒸鍍一層金層；
20、剝離掉蒸鍍后的襯底上多余的鈦層和金層，得到制備完源電極、漏電極和柵極的襯底。
21、進(jìn)一步的，所述在襯底上涂覆光刻膠，具體包括：將襯底吸附在勻膠機(jī)上多次旋涂光刻膠，每次旋涂后將襯底放置在120℃的溫度條件下烘干；
22、和/或，所述光刻膠選自聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯中的一種；
23、和/或，所述依次進(jìn)行曝光、顯影、定影和干燥，其中顯影時(shí)間為30-40s，定影時(shí)間為10-15s。
24、進(jìn)一步的，所述鈦層的厚度為4-6nm，所述金層的厚度為18-22nm；
25、和/或，所述蒸鍍一層鈦層的速度為0.1-0.2?/s，蒸鍍一層金層的速度為0.25-0.3?/s。
26、進(jìn)一步的，所述在襯底上按預(yù)設(shè)的電極圖案制備出源電極、漏電極和柵極之前，還需要對襯底進(jìn)行預(yù)處理，具體包括：將襯底依次在丙酮、乙醇和去離子水的介質(zhì)中進(jìn)行超聲波清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑?/p>
27、和/或，所述將剝離好的二維磁性材料轉(zhuǎn)移至制備完源電極、漏電極和柵極的襯底上，包括將剝離好的二維磁性材料轉(zhuǎn)移至聚二甲基硅氧烷上，得到復(fù)合膜，將復(fù)合膜轉(zhuǎn)移至制備完源電極、漏電極和柵極的襯底上，并使二維磁性材料與源電極和漏電極接觸，然后去掉聚二甲基硅氧烷；
28、和/或，所述將剝離好的二維磁性材料轉(zhuǎn)移至制備完源電極、漏電極和柵極的襯底上，使二維磁性材料與源電極和漏電極接觸，得到二維磁性材料器件的操作均在手套箱中進(jìn)行，所述手套箱的水含量小于0.1ppm，氧含量小于0.1ppm。
29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)所達(dá)到的有益效果：
30、本專利技術(shù)提供的二維磁性材料器件的調(diào)控方法，通過使用離子液體對二維磁性材料器件進(jìn)行插層，可以調(diào)控二維磁性材料器件的反常霍爾電阻。由[c2mim]tfsi、[c6mim]tfsi和[c12mim]tfsi插層后的fe3gate2器件，在4k溫度下，它們的反常霍爾電阻相較于插層前分別增大了約75％、200％、420％，隨著陽離子分子鏈長度的增加，調(diào)控效果也越來越明顯。這種方法能克服因二維磁性金屬載流子濃度高，傳統(tǒng)的固體柵介質(zhì)電場調(diào)控?zé)o法調(diào)控的缺點(diǎn)，有更優(yōu)異的調(diào)控效果，同時(shí)調(diào)控效果也會隨著陽離子的種類和鏈長等不同而改變，增加了離子液體調(diào)控的靈活性，同時(shí)所實(shí)現(xiàn)的調(diào)控效果是非易失的，二維磁性材料器件可以保持調(diào)控后的性質(zhì)，調(diào)控更加穩(wěn)定，且工作電流小，10ma甚至更低的電流即可驅(qū)動器件工作，功耗低，具備集成到磁性器件中的潛力。
31、本專利技術(shù)提供的二維磁性材料器件的調(diào)控方法，通過使用離子液體對二維磁性材料器件進(jìn)行插層，還可以實(shí)現(xiàn)對其他磁學(xué)以及電學(xué)性質(zhì)的調(diào)控，包括矯頑場、載流子濃度、磁各向異性常數(shù)和縱向電阻，其中，由[c2mim]tfsi插層后的二維磁性材料器件在所有溫度點(diǎn)下的縱向電阻增大，矯頑場、載流子濃度以及磁各向異性常數(shù)減小。
32、本專利技術(shù)提供的二維磁性材料器件及其制備方法，通過設(shè)置三層器件結(jié)構(gòu)使得器件制備工藝流程相對簡單，并且采用了先做金屬電極后轉(zhuǎn)移樣品的工藝流程，有效地避免了電子束膠、有機(jī)液體以及去離子水等對樣品造成負(fù)面影響，也極大地提高了界面質(zhì)量，同時(shí)提高了器件制備工藝過程中的容錯(cuò)率，使得制備更加容易便捷可實(shí)現(xiàn)。
33、本專利技術(shù)提供的二維磁性材料器件的制備方法，采用機(jī)械剝離法剝離二維磁性材料，得到的薄片質(zhì)量高，從而能夠構(gòu)建極高質(zhì)量的異質(zhì)結(jié)界面，不會出現(xiàn)像諸如化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積等方法獲本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種二維磁性材料器件的調(diào)控方法，其特征在于，所述二維磁性材料器件包括襯底、源電極、漏電極、柵極和二維磁性材料；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維磁性材料器件的調(diào)控方法，其特征在于：所持續(xù)施加的從柵極到源電極和漏電極的電流為100nA-2mA，持續(xù)時(shí)間為30min-120min；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維磁性材料器件的調(diào)控方法，其特征在于：所述離子液體包含的陽離子分子鏈表示為[CnMIm]+，其中n≥1；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維磁性材料器件的調(diào)控方法，其特征在于：所述離子液體選自1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽和1-十二烷基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽中的一種；
5.一種二維磁性材料器件，其特征在于，所述二維磁性材料器件采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的二維磁性材料器件的調(diào)控方法進(jìn)行調(diào)控。
6.一種如權(quán)利要求5所述的二維磁性材料器件的制備方法，其特征在于，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維磁性材料器件的制備方法，其特征在于：所述在襯底上按預(yù)設(shè)的電極圖
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二維磁性材料器件的制備方法，其特征在于：所述在襯底上涂覆光刻膠，具體包括：將襯底吸附在勻膠機(jī)上多次旋涂光刻膠，每次旋涂后將襯底放置在120℃的溫度條件下烘干；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二維磁性材料器件的制備方法，其特征在于：所述鈦層的厚度為4-6?nm，所述金層的厚度為18-22?nm；
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維磁性材料器件的制備方法，其特征在于：所述在襯底上按預(yù)設(shè)的電極圖案制備出源電極、漏電極和柵極之前，還需要對襯底進(jìn)行預(yù)處理，具體包括：將襯底依次在丙酮、乙醇和去離子水的介質(zhì)中進(jìn)行超聲波清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑?/p>...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種二維磁性材料器件的調(diào)控方法，其特征在于，所述二維磁性材料器件包括襯底、源電極、漏電極、柵極和二維磁性材料；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維磁性材料器件的調(diào)控方法，其特征在于：所持續(xù)施加的從柵極到源電極和漏電極的電流為100na-2ma，持續(xù)時(shí)間為30min-120min；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維磁性材料器件的調(diào)控方法，其特征在于：所述離子液體包含的陽離子分子鏈表示為[cnmim]+，其中n≥1；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維磁性材料器件的調(diào)控方法，其特征在于：所述離子液體選自1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽、1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽和1-十二烷基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽中的一種；
5.一種二維磁性材料器件，其特征在于，所述二維磁性材料器件采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的二維磁性材料器件的調(diào)控方法進(jìn)行調(diào)控。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鈕偉，袁奎，高嘉程，
申請(專利權(quán))人：南京郵電大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。