[发明专利]一种拓扑绝缘体/铁磁体异质结构薄膜的制备方法

说明书

一种拓扑绝缘体/铁磁体异质结构薄膜的制备方法，步骤是：a、制备La0.7Sr0.3MnO3的N，N‑二甲基甲酰胺溶液，在溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮形成胶体；将胶体旋涂在基底上干燥，然后置于管式炉中保温退火处理，即得La0.7Sr0.3MnO3薄膜；b、将La0.7Sr0.3MnO3薄膜放入磁控溅射仪，通过磁控溅射方法在La0.7Sr0.3MnO3薄膜上沉积Bi2Se3薄膜，得到Bi2Se3/La0.7Sr0.3MnO3异质结构薄膜；c、将Bi2Se3/La0.7Sr0.3MnO3异质结构薄膜和硒粒一起封入真空石英管中，进行后退火处理。该方法操作简单，成本低，制备的异质结构薄膜性能良好。

技术领域

本发明属于拓扑绝缘体材料制备技术领域，尤其属于拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜的制备技术领域。

背景技术

拓扑绝缘体Bi2Se3在块材内部是有能隙的绝缘态，而其表面却存在无能隙的金属态。这种奇特的表面态是由于强自旋耦合，受时间反演对称保护，因此不易受到体系中的缺陷、非磁性杂质等外界环境的影响。这些特点使其在未来低能耗的自旋电子器件及量子计算机中有着广泛的应用前景。然而，要充分利用拓扑绝缘结构的特点，实现其在低能耗的自旋电子器等领域的关键应用，先决条件是在拓扑绝缘体中保持拓扑序的同时引入铁磁序。在不破坏表面态及不产生团簇和第二相的基础上，在拓扑绝缘体Bi2Se3表面上引入磁性结构主要是通过近邻效应来实现，其主要手段是制备拓扑绝缘体和铁磁体异质结构。

探索异质结构的可重复的优良制备方法，可为未来器件应用奠定基础。目前，大量的薄膜研究都是基于分子束外延(MBE)技术在真空环境中通过把热蒸发产生的原子或分子束投射到具有一定取向、一定温度的清洁衬底上而生成薄膜材料，但MBE技术由于要得到气体杂质污染少、纯度高的外延膜而需要极限真空条件，需要高精密的真空泵，设备昂贵、能量消耗大、成本高。因此，开发低成本的方法以制备性能优良的拓扑绝缘体与铁磁体异质结构，具有重要的科学意义和工程价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种拓扑绝缘体/铁磁体异质结构薄膜的制备方法。该方法能够在基底上外延生长出性能良好的Bi2Se3/La0.7Sr0.3MnO3薄膜，且制备方法简单，成本低。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种拓扑绝缘体/铁磁体异质结构薄膜的制备方法，其步骤是：