[发明专利]一种基于SrC/PbS界面半金属性的制备工艺在审

专利信息
申请号: 201810098307.8 申请日: 2018-01-31
公开(公告)号: CN108358640A 公开(公告)日: 2018-08-03
发明(设计)人: 韩红培 申请(专利权)人: 许昌学院
主分类号: C04B35/56 分类号: C04B35/56;C04B35/622;H01L29/66;H01L43/10
代理公司: 深圳茂达智联知识产权代理事务所(普通合伙) 44394 代理人: 胡慧
地址: 461000 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 界面结构 制备工艺 金属性 构建 优化 自旋电子器件 晶格常数 晶格结构 晶体结构 市场应用 分析 半金属 食盐 平衡
【说明书】:

发明公开了一种基于SrC/PbS界面半金属性的制备工艺,包括以下步骤:第一步:构建食盐型SrC的晶体结构,对其晶格结构进行优化;第二步:在平衡晶格常数aeq下,对Sr的态密度进行计算并加以分析;第三步:构建SrC/PbS(111)方向四种界面结构并进行优化;第四步:计算优化后的界面结构的态密度并加以分析;第五步:通过分析和比较,获得具有半金属特性的界面结构;采用上述方案,本发明构能将自旋电子器件的诸多优点发挥到最佳,具有很好的市场应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于SrC/PbS界面半金属性的制备工艺。

背景技术

近年来,向半导体注入高效的自旋极化电流,在自旋电子学器件领域引起了人们的极大兴趣。但对这种自旋极化注入的机理,人们至今也没有完全理解。一个主要的原因在于:在冗长的量子输运过程中,自旋注入源和半导体衬底之间产生了较大的阻抗失配。半金属铁磁体,由于在一个自旋方向上展示金属性另一个方向上表现出半导体或绝缘性,导致在费米面附近产生100%的自旋极化,故被人们看作是理想的自旋注入源。

如今,人们发现了许多种材料都具有上述的半金属铁磁性,按照其半金属性产生的原因不同,半金属材料可以分成两类。一类是含有3d/4d过渡金属的半金属,我们称之为d半金属铁磁体,其磁矩主要来自过渡金属的3d/4d轨道。另一类半金属铁磁体即有机铁磁体,其磁矩主要来自过渡金属的3d轨道,或轻元素C、N的2p轨道,前者为含顺磁中心的非纯有机铁磁体,仍属于d半金属铁磁体的范畴,而后者为纯有机铁磁体,我们称之为sp半金属铁磁体。

另外,大多数半金属铁磁体都是以薄膜或多层膜的形式应用到自旋电子学器件中去的,而且,即使在块材中具有半金属性,当这种半金属铁磁体制作成薄膜或多层膜时,在其表面或界面区域也不能保证此种半金属行为依然存在。因此,研究半金属铁磁体表面及其与常见半导体的界面结构、电磁特性及其稳定性对于自旋电子学器件的制备及应用是非常必要的。

因此,现有工艺方法落后,需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的基于SrC/PbS界面半金属性的制备工艺。

为实现上述目的,本发明所采用了下述的技术方案:一种基于SrC/PbS界面半金属性的制备工艺,包括以下步骤:

第一步:构建食盐型SrC的晶体结构,对其晶格结构进行优化,获得平衡晶格常数aeq

第二步:在平衡晶格常数aeq下,对SrC的态密度进行计算并加以分析,确定块材的SrC具有良好的半金属性;

第三步:在(111)方向,构建半金属SrC和半导体PbS组成的四种界面结构并进行优化,在优化的过程中,界面左右五层的原子位置弛豫,其他原子位置固定;

第四步:计算优化后的界面结构的态密度并加以分析,利用图示法画出界面结构的态密度,并与块材态密度进行比较;

第五步:通过分析和比较,获得具有半金属特性的界面结构。

相对于现有技术的有益效果是,采用上述方案,本发明构建新功能材料薄膜结构,以具有100%或较高自旋极化的半金属材料为基础,进行自旋相关输运性质改进,获得电子结构和输运性质两方面都优良的异质结,利用具有100%自旋极化的半金属作为极化电流注入源,能够获得100%的自旋极化电流,从而将自旋电子器件的诸多优点发挥到最佳,具有很好的市场应用价值。

附图说明

图1-a为本发明食盐型SrC的晶体结构图;

图1-b为本发明块材结构的态密度曲线图;

图2为本发明食盐型SrC和半导体PbS在(111)方向界面结构模型图;

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