[发明专利]一种铁磁半导体材料的单晶生长方法

权利要求书

1.一种铁磁半导体材料的单晶生长方法，所述铁磁半导体材料的化学式为(Ba_1-xK_x)(Zn_1-yMn_y)₂As₂，0x0.5，0y0.5，所述方法包括：在加热条件下使用助熔剂法生长单晶，其中所述助熔剂是由原料中过量的Zn、Mn和As形成的，并且它们在助熔剂中的摩尔比等于它们在所述铁磁半导体材料中的比例，其中，所述加热条件包括：

在常压下以1000~1300℃的温度保温10~30小时，然后以1~5℃/小时的速度降温至500℃以下；或者

在1~20GPa的压力下以1000~1300℃的温度保温1~3小时，然后以1~5℃/分钟的速度降温至700℃以下。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述助熔剂的用量为质量比ZnAs+MnAs：(Ba,K)(Zn,Mn)₂As₂=（2~18）:1。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热条件包括：在常压下以1150~1250℃的温度保温20~30小时，然后以1~2℃/小时的速度降温至500℃以下。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热条件包括：在1~20GPa的压力下以1150~1250℃的温度保温2~3小时，然后以1~2℃/分钟的速度降温至700℃以下。

5.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括如下步骤：

（1）按照化学式(Ba_1-xK_x)(Zn_1-yMn_y)₂As₂，0x0.5，0y0.5称取原料，同时使Zn、Mn和As过量以形成助熔剂，将原料在手套箱内均匀混合并压制成形；

（2）将步骤（1）得到的原料封装在密闭的试管内，管内抽成真空后充入0～0.5 bar的保护性气氛；

（3）将试管放置于高温炉内在常压下1000~1300℃的温度保温10~30小时，然后以1~5℃/小时的速度降温至500℃以下；

（4）将(Ba_1-xK_x)(Zn_1-yMn_y)₂As₂单晶与助熔剂解离。

6.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括如下步骤：

（1）按照化学式(Ba_1-xK_x)(Zn_1-yMn_y)₂As₂，0x0.5，0y0.5称取原料，同时使Zn、Mn和As过量以形成助熔剂；

（2）将步骤（1）得到的原料用金箔或钽箔包裹，压制成形，并封装在BN管内；

（3）将BN管放置于高压组装件内的石墨炉中，在1~20GPa的压力下以1000~1300℃的温度保温1~3小时，然后以1~5℃/分钟的速度降温至700℃以下；

（4）将(Ba_1-xK_x)(Zn_1-yMn_y)₂As₂单晶与助熔剂解离。

7. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁磁半导体材料(Ba_1-xK_x)(Zn_1-yMn_y)₂As₂具有四方ThCr₂Si₂型的晶体结构，空间对称群是I4/mmm，晶格常数范围为：a=3.8~4.3 Å，c=13.0~14.0 Å。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁磁半导体材料的铁磁转变温度为0~120K。