[发明专利]以TiO2为基体SnO2为种子层的CrO2材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于CrO₂材料技术领域。具体涉及一种以TiO₂为基体SnO₂为种子层的CrO₂材料及其制备方法。

背景技术

近年来，自旋电子学是凝聚态物理和材料科学领域关注的焦点之一。作为最简单的铁磁性半金属氧化物CrO₂是传统的磁记录材料，CrO₂经实验证实具有接近100%的自旋极化率,而且CrO₂的居里温度高达396K。因此，CrO₂被认为是极具开发潜力的、理想的自旋电子器件的电极材料之一。

CrO₂在常温常压下是一种亚稳态氧化物，热稳定性差，纯的CrO₂在400℃以上便开始分解为Cr₂O₃，导致了在常温常压条件下制备CrO₂的难度增大。目前已经公开的制备CrO₂的方法中，有直接以TiO₂或者Si单晶基片为种子层制备CrO₂，然而TiO₂或者Si单晶基片直接作为种子层制备CrO₂材料容易引入诸如Cr₂O₃或者其他Cr的氧化物等杂质相，同时其表面不光滑平整，从而难于得到高质量的CrO₂材料。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种操作简单和能产业化生产的以TiO₂为基体SnO₂为种子层的CrO₂材料的制备方法；用该方法制备的以TiO₂为基体SnO₂为种子层的CrO₂材料在磁性能基本不变的情况下纯度高和表面光滑。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的步骤是：

步骤一、将SnI₄装入石英舟内，放入双温区管式炉的低温区，将TiO₂单晶基片放入双温区管式炉的高温区；然后在以100~300mL/min的流速向管式炉内通入氧气的条件下，将高温区加热至350~450℃，开始保温，同时对低温区加热，在100~200℃条件下保温0.15~2h；自然冷却，制得以TiO₂为基体的SnO₂种子层材料。

步骤一中的高温区保温截止时间与低温区保温截止时间相同。

步骤二、将CrO₃装入石英舟内，放入双温区管式炉的低温区，再将第一步制得的以TiO₂为基体的SnO₂种子层材料放入双温区管式炉的高温区，然后在以100~300mL/min的流速向管式炉内通入氧气的条件下，将高温区加热至350~450℃，开始保温，同时对低温区加热，在200~300℃条件下保温0.2~5h，自然冷却，即得以TiO₂为基体SnO₂为种子层的CrO₂材料。

步骤二中的高温区保温截止时间与低温区保温截止时间相同。

所述的SnI₄为分析纯。

所述的CrO₃为分析纯。

所述的氧气的纯度为99.99%。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：

第一、本发明采用技术较为成熟的双温区管式炉，操作简单，不增加设备，常压下便能生产，故用双温区管式炉制备以TiO₂为基体SnO₂为种子层的CrO₂材料能较快地实现产业化。

第二、以TiO₂或者Si单晶基片为种子层直接制备CrO₂材料容易引入杂质相，并且CrO₂材料表面不光滑平整，质量差；而本发明制得的以TiO₂为基体SnO₂为种子层的CrO₂材料纯度高且表面光滑平整，质量得到了较大提高，应用范围亦更加广泛。

第三、与纯的CrO₂材料相比，本发明制备的以TiO₂为基体SnO₂为种子层的CrO₂材料磁性能基本无改变。