[发明专利]一种半金属哈斯勒合金Co2FeAl纳米线的制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，具体地说，本发明涉及一种半金属Heusler（哈斯勒）合金材料，更具体的说，本发明涉及一种半金属哈斯勒合金Co₂FeAl纳米线的制备方法及其用途。

背景技术

电子具有电荷和自旋两个内禀属性，以往的研究只是涉及利用了电子的电荷特性，近些年来，随着自旋电子学的发展，人们发现稀磁半导体能够同时利用电子的电荷和自旋来进行信息的处理和存储。但关键问题是自旋极化电子注入到半导体材料中的效率很低。因此，从材料研究者角度讲，搜寻这种单一自旋的材料或者具有高自旋极化率的材料显得尤为重要。其中一类最为重要的材料是所谓的“半金属材料” ，半金属是一种自旋取向的电子( 设定为自旋向上的电子) 的能带结构呈现金属性，即Fermi 面处于导带中，具有金属的行为；而另一自旋取向的电子( 设定为自旋向下的电子) 呈现绝缘体性质或半导体性质，所以半金属材料是以两种自旋电子的行为不同( 即金属性和非金属性) 为特征的新型功能材料。因为半金属这种特殊的能带结构，使得半金属(half-metallic)铁磁体有着较高的居里温度和理论上接近100％的高自旋极化率。因此，半金属成为众多研究者重点关注的一种材料，无疑将会成为理想的半导体自旋电子注入源。

从结构上可以将半金属材料分为尖晶石结构型半金属材料，如：Fe₃O₄等；钙态矿结构及双钙态矿结构型半金属，如：La_2／3Sr_l／3Mn0₃，La_0．7Sr0₃Mn0₄等；金红石结构型半金属，其中，Co-基的哈斯勒（Heusler）合金 Co₂YZ因其特殊的结构而成为重要的研究对象。Co-基半金属Heusler合金材料具有的磁学性质及其高自旋极化率的性质主要适用于制作自旋电子器件，包括自旋阀（Spin Value，SPV）和磁性隧道结（Magnetic Tunneling Junction，MTJ）。对于Co-基的Heusler合金而言，人们从开始对其进行研究至今，基本都是采用磁控溅射技术制制备而成，例如，申请号为02128681.7公开了一种用共溅射法沉积具有X2YZ或XYZ结构的赫斯勒合金薄膜；申请号为200910081790.X的专利也公开了利用磁控溅射仪制备半金属合成反铁磁结构，虽然采用该方法能够得到结构良好的合金薄膜，对该领域的研究工作也奠定了一定的基础，但是，利用磁控溅射方法所需的成本很高，且利用该方法制备Heusler合金的过程中需同时精确控制磁控溅射沉积装置的温度、真空度、气压等工艺参数，溅射沉积条件苛刻，是一种比较复杂、成本很高的方法。现有技术中也有采用其他方法制备Co-基Heusler合金的，例如兰州大学左亚路、席力等人均以氯化钴、硝酸铁和硫酸铝为原料采用共沉淀法制备得到了Co₂FeAl合金颗粒，得到了具有良好B2结构取向的纳米颗粒。虽然采用该湿化学共沉淀法很大程度上降低了成本，得到了具有良好结构的合金颗粒，但是在制备过程中沉淀剂的加入可能会使反应物局部浓度过高，发生团聚，使得产物Co₂FeAl合金颗粒尺寸不均匀，影响产物最终的使用性能。