[发明专利]孪晶氧化铜掺铕室温铁磁半导体材料的制备方法

说明书

本发明的孪晶氧化铜掺铕室温铁磁半导体材料的制备方法属于晶体材料制备技术领域。使用简单的实验装置并利用气体和液体化学反应无机合成及热处理方法制备孪晶氧化铜掺铕材料，有配置气体和液体化学反应所需的原料、气体和液体化学反应及热处理制备孪晶氧化铜掺铕材料等步骤。本发明制备的样品具有独特的孪晶晶体结构，拥有特殊的孪晶晶面的氧化铜掺铕材料在光、电、磁学材料等领域具有潜在的应用前景。此外，本发明实现了对孪晶氧化铜半导体材料进行有效的稀土元素掺杂，丰富了孪晶氧化铜材料的晶体结构，使其具有较高的室温饱和磁化强度，是一种潜在的稀磁半导体材料，对自旋电子器件及非易失性存储器等方面的研究具有重要的价值。

技术领域

本发明属晶体材料制备的技术领域。涉及气体和液体化学反应无机合成及热处理制备孪晶氧化铜掺铕(CuO:Eu³⁺)室温铁磁半导体材料的方法。

背景技术

晶体材料的性能与其微观结构密切相关。晶体结构包含缺陷，空位等，其中孪晶结构是一种典型的缺陷结构。孪晶是指两个晶体(或一个晶体的两部分)沿一个公共晶面(即特定取向关系)构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为孪晶，此公共晶面就称孪晶面。孪晶晶体由于其独特的晶体结构而广泛应用于材料力学方面的研究，对孪晶材料进行深入研究有助于挖掘孪晶晶体结构潜在的应用价值。

氧化铜是一种p型半导体，化学稳定性较高，能带较窄，有较好的光学，电学和气敏性质，被广泛应用于气体传感、磁相转换、超导光集成电路以及催化等领域。孪晶氧化铜半导体材料掺入铕元素后，其室温铁磁性及对可见光的吸收都明显增大。将铕元素引入到孪晶氧化铜半导体材料中，可以使掺杂后的体系同时具有光电磁三种优良性质，这种体系在电子输运及磁性随机存取存储器等方面具有广阔的应用前景。具体参见：[1]VillarrealR,Quirion G,Plumer M.L,Usui T and Kimura T.Magnetic Phase Diagram of CuO viaHigh-resolution Ultrasonic Velocity Measurements.Physical ReviewLetters.2012,5,23,1205.[2]Sharma N,Gaur A,Kotnala R K.Signature of weakferroelectricity and ferromagnetism in Mn doped CuO nanostructures.Journal ofMagnetism and Magnetic Materials.2015,377,183-189.[3]Jones S P P,Gaw S M,DoigK I,Prabhakaran D,Hetroy Wheeler E M,Boothroyd A T and Lloyd-Hughes J.High-temperature electromagnons in the magnetically induced multiferroic cupricoxide driven by intersublattice exchange.Nature Communitions.2014,5,3787.[4]Sheng H P,Zheng H,Jia S F,Li L,Cao F,Wu S J,Han W,Liu H H,Zhao D S,Wang JB.Twin structures in CuO nanowires.Journal of applied crystallography.2016,49,462-467.

目前制备孪晶样品的方法有电沉积，脉冲电镀技术，异步叠轧法辅以热处理，碳热还原法，超低温轧制法等，以上方法难以实现对孪晶样品的掺杂，且具有实验装置复杂，不易操作，样品的生产率低，实验条件难以满足，污染环境等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：利用简易的实验装置并通过气体和液体化学反应无机合成及热处理方法制备孪晶氧化铜掺铕(CuO:Eu³⁺)材料，使其具有较高的室温饱和磁化强度。

为实现以上目的，本发明采用的具体技术方案是：