[发明专利]一种磁性斯格明子材料

说明书

技术领域

本发明涉及磁性材料，尤其涉及一种磁性斯格明子材料。

背景技术

随着现代电子信息技术的高速发展，对磁信息存储器件的存储密度和能耗提出了越来越高的要求，而器件的持续小型化也带来了诸如顺磁物理极限和焦耳热等问题，亟待开发可用于信息存储的新型磁性材料。

最近几年，在螺旋磁体中发现了一类全新的类涡旋状自旋结构—磁性斯格明子(Skyrmions)，由于其具有(1)极小的磁畴结构单元(10～100nm)；(2)拓扑保护性(不受杂质等干扰)；(3)低临界磁畴翻转电流密度(＜10⁶A/m²)等特点，有望应用于高密度和低能耗的新一代磁存储及自旋转移矩等自旋电子学器件。

磁性斯格明子作为一种特殊的涡旋磁畴结构，其形成是磁性系统中不同类型的能量相互竞争的结果。除了存在一些特殊的磁性体系，如阻挫型的磁结构或四自旋系统等，目前认为主要存在以下两种机制：一种是反对称的Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用与海森堡直接交换作用竞争；另外一种是磁偶极相互作用与单轴各向异性的相互竞争。

基于非中心对称DM相互作用的B20结构金属螺旋磁体是最早被预言并被实验直接证实的斯格明子体系，如MnSi、FeCoSi、FeGe、MnGe等。最近多铁材料Cu₂OSeO₃和Mn-Zn铁氧体材料相继发现了磁性斯格明子磁畴结构。但是这几类材料体系都表现出共同的缺点：居里温度低(斯格明子出现在居里温度附近及以下)以及磁性斯格明子成相温区较窄(目前块体中的斯格明子一般只存在居里温度附近的几K范围)。这些现存的问题，阻碍了现有磁性斯格明子材料在磁存储器件中的应用。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种磁性斯格明子材料，其化学通式为(Mn_100-δNi_δ)_αGa_β，其中，61.6≤α≤69，15≤δ≤50，31≤β≤38.4，α+β＝100，α、β、δ表示原子百分比含量。

根据本发明的磁性斯格明子材料，优选地，63.3≤α≤66.6，20≤δ≤50，33.3≤β≤36.7。

根据本发明的磁性斯格明子材料，优选地，α＝63.3，β＝36.7，δ＝20。

根据本发明的磁性斯格明子材料，优选地，α＝66.6，β＝33.3，δ＝50。

根据本发明的磁性斯格明子材料，优选地，α＝65，β＝35，δ＝30。

根据本发明的磁性斯格明子材料，优选地，α＝65，β＝35，δ＝50。

本发明还提供了一种磁性斯格明子材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照化学式称量Mn、Ni、Ga原料；

步骤二：采用电弧熔炼法将所述原料制备为磁性斯格明子材料。

本发明提供的磁性斯格明子材料是一种宽温域室温磁斯格明子材料，其克服当前磁斯格明子材料的工作温度偏低和形成温区较窄的不足，可在较大的成分范围内调控，不仅具有室温斯格明子磁畴结构，而且表现出大的拓扑霍尔效应等性能，是理想的磁存储器件的候选材料。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是本发明的实施例1得到的Mn_32.5Ni_32.5Ga₃₅合金不同温度下霍尔电阻-磁场曲线；

图2是利用洛伦兹电镜观察到的本发明的实施例1的Mn_32.5Ni_32.5Ga₃₅合金在不同温度的斯格明子纳米磁畴结构；

图3是本发明实施例2得到的Mn_50.64Ni_12.66Ga_36.7合金的室温x射线衍射图谱；

图4是本发明实施例2-4得到Mn_50.64Ni_12.66Ga_36.7、Mn_45.5Ni_19.5Ga₃₅以及Mn_33.3Ni_33.3Ga_33.3合金薄带低场磁化强度-温度变化曲线；