[发明专利]具有磁电阻效应的磁性复合有机纳米颗粒膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性薄膜技术领域，具体涉及一种金属和有机半导体复合的颗粒膜及其制备方法。

背景技术

巨磁电阻效应，在磁传感器和磁存储领域里已得到了广泛应用。但目前应用最广的还是基于无机体系的磁性多层膜结构(自旋阀)和颗粒膜结构。利用这种无机体系的结构制备的功能器件，尽管有较大的巨磁电阻效应，但是其制备工艺比较复杂，成本相对也较高。

同时，由于有机材料在物理、化学特性和制备工艺方面相比无机材料有着独特优越性，目前在学术界已开始得到广泛的关注。基于上述考虑我们制备并研究了一系列磁性金属与有机半导体复合的纳米颗粒膜，并发现在该种材料中也具有巨磁电阻效应，可应用于相关领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的具备巨磁电阻效应的材料体系——磁性复合有机纳米颗粒膜，并提供制备该薄膜的方法。

本发明提供的磁性复合有机纳米颗粒膜，是由磁性金属材料(FM)和有机半导体材料(OSC)通过共蒸发的方法制备获得，记为FM/OSC，由磁性金属材料纳米颗粒均匀镶嵌于有机半导体基底中组成，表示为(A)_x(B)_1-x，x表示材料的质量份额参数，0.28＜x＜0.56，其中A为磁性金属材料，B为有机半导体材料。

磁性金属材料(FM)可以选择Fe，Co或Ni等，或者选用合金如：FeNi或FeCo等。

有机半导体材料(OSC)可以选择适合用蒸镀的方法制备的小分子材料如：

三(8-羟基喹啉)铝(Alq₃)，N，N′-二苯基-N，N′-二(3-甲基苯基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺(TPD)，N，N′-二(1-萘基)-N，N′-二苯基-1，1′-联苯-4，4′-二胺(NPB)等。

本发明的复合纳米膜具有如下特性：

(1)通过微结构和磁性测试，分析其为磁性纳米颗粒膜结构；

(2)随着温度的降低，电阻率相应增大；

(3)具有负的巨磁电阻效应，且随着温度降低磁电阻效应增强；

(4)磁电阻效应与磁性金属含量紧密关联，通过改变含量可以调控其大小，且在某一合适金属比分的情况下，磁电阻效应会出现峰值。

本发明提出的磁性复合有机纳米颗粒膜的制备方法如下：

采用真空热蒸发镀膜的工艺，真空度约1×10^-3Pa--1×10^-4Pa。将磁性金属材料和有机半导体材料共沉积在清洗干净的绝缘衬底上如：玻璃，形成20-1000nm厚度的磁性有机半导体颗粒膜。通过调节二种材料的蒸发速率可控制薄膜中二种成分的体积比。其中，一般控制磁性金属材料的蒸镀速率为之间，控制有机半导体的蒸镀速率为之间。

本发明提供了新的磁性功能材料——磁性复合有机纳米颗粒膜，该材料具有巨磁电阻效应，其电阻率随着温度降低急剧增加，并提供了制备该薄膜的方法。通过共蒸发的方法将磁性金属与有机半导体蒸镀在基板上，形成颗粒膜结构。利用该种薄膜材料制成的磁传感器和磁存储元器件，其工艺相对于无机体系的材料大为简化，成本降低，可用于磁传感器和磁存储元器件或温度传感器，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1：Co₀₄₄(Alq₃)_0.56颗粒膜的磁电阻效应。

图2：x＝0.44的Co_x(Alq₃)_1-x样品的电阻与温度关系图。

图3：x＝0.44的Co_x(Alq₃)_1-x颗粒膜样品的HRTEM图。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明的制备技术方案，以便更好地理解本发明内容。

实施例1

Co/Alq₃纳米颗粒膜的制备：

a、用于沉积的基片，采用载玻片，经过清洗后晾干，置入真空腔中。

b、用机械泵和分子泵将真空腔抽至较高真空，约5×10^-4Pa。

c、真空腔底部配置两个蒸发源——有机半导体源和磁性金属材料源。通过对加热电压和温度的调控，以及膜厚仪的实时监控，来控制成膜过程。磁性金属的蒸发速率，控制在之间，有机材料的速率控制在之间，并通过其相对速率来控制薄膜组分。