[发明专利]一种可弯曲的超大不饱和磁阻材料制备方法及制备的材料

说明书

本发明公开了一种新型的材料结构设计，在氟晶云母衬底上生长高质量碲化钨薄膜，获得一种结合了柔性和超大不饱和磁阻性质的新结构。所述碲化钨薄膜是W、Te元素以1:2化学计量比形成的化合物，它是一种半金属材料，具有巨大的不饱和磁电阻，低温下可以达到10⁵量级，在加压下还会呈现超导性质。将碲化钨薄膜生长在云母上有利于应力相关研究和开发柔性电子学的应用。薄膜的制备方法是激光分子束外延(L‑MBE)技术，在约4.6×10^‑7mbar的本底真空下，在恒定温度的衬底上进行生长，随后在Te蒸气下高温退火。所获得的薄膜表征拉曼信号和XRD信号均与文献记载相吻合，确定为高质量的的薄膜。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，特别涉及碲化钨(WTe₂)应力调控研究和应用，柔性电子学应用、激光分子束外延的薄膜生长方法。

背景技术

近年来随着电子科技的不断进步，可穿戴设备越来越成为一个热门的研究和应用领域。因而柔性电子学进入人们的视野，这就要求电子学器件能够集成在柔性的基地上。从而对一些有奇特的性质的材料，尝试将其生长在柔性材料上就变得非常有意义。氟晶云母就是一种非常理想的柔性基底，其成本低，绝缘，透明等性质，都使其在电子或者光电子器件上有着潜在的应用价值。碲化钨是一种有着奇特性质的材料，其存在一个直到60T都不饱和的巨大磁阻，所以将其加工成器件，是潜在的磁传感器，具有不可估量的价值。此外，碲化钨材料是一种对晶格结构变化十分敏感的材料，稍微施加一定的压力可以看到对电子结构和电子学性质极大的调控，比方观测到的超导。所以这样特殊的结构体系对于研究和产业都有极大的价值

对碲化钨的研究，由来已久。很早之前有对进行热电性质的研究利用。在这一两年内又兴起对其不饱和磁阻性质的探究和利用，2015年Ali等人对碲化钨的块材进行了研究，主要集中在块状单晶的奇异超大不饱和磁电阻性能的研究。随后Kang等人和Pan等人都对碲化钨块材进行了加压的研究，相关结果显示碲化钨是一个很适合进行应力调控的材料。但是目前尚未有对其进行应力调控的相关技术或者手段或者尝试。而本发明提供了一个可弯曲的薄膜结构设计，使得可以进一步在其上进行应力调控或者进行柔性电子学器件的开发。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种兼具柔性和不饱和磁阻特性的材料结构，为应力调控或者柔性电子学应用提供基础。碲化钨具有巨大的不饱和磁电阻，达到10⁵量级，在加压下会呈现超导性质。将碲化钨薄膜沉积到氟晶云母的基片上，可以获得一个很好的应力调控平台和柔性电子学器件开发基础。

本发明的技术方案是：

一种可弯曲的超大不饱和磁阻材料制备方法，包括步骤：

步骤1：将装有新解理的氟晶云母基片的真空腔室抽到4.6±1×10^-7Pa，并将氟晶云母基片加热到恒定温度300±5℃；

步骤2：保持步骤1中的生长条件，采用波长248nm的KrF准分子激光器将激光通过透镜聚焦到碲化钨靶材上，所述碲化钨靶材与激光束的夹角为45°+2°，激光束的平均能量密度为1.5±0.5J/cm²，激光重复频率为1Hz，沉积时间根据选择厚度而决定；

步骤3：完成所述碲化钨薄膜生长后，基片温度保持不变，原位退火10min，然后将碲化钨薄膜冷却至室温，即得到超大不饱和磁阻材料。

取出样品之后，将样品和0.0030g的药粉放到石英管子中，抽至0.1Pa，再封好管口，随后加热到700±5℃，在Te气氛下退火40h。

所述碲化钨薄膜材料由W、Te以化学元素比1:2形成的化合物；所述的薄膜材料是单晶的。

所述步骤2中碲化钨靶材以均匀速率进行转动。

所述步骤3中原位退火过程中保持气压不变。