[发明专利]一种磁性可调控的复合金属酞菁薄膜及其制备方法

说明书

本发明的一种磁性可调控的复合金属酞菁薄膜及其制备方法。金属酞菁包括过渡族金属酞菁和稀土金属酞菁。复合金属酞菁薄膜由厚度比为(9～1)：(1～5)的磁性金属酞菁与非磁性金属酞菁复合而成。制备时，在非磁性衬底上，采用有机共蒸发的方法，共同蒸发一种磁性金属酞菁和一种非磁性金属酞菁，制备出复合金属酞菁薄膜。其薄膜厚度在10～100nm之间，薄膜中非磁性和磁性金属酞菁的摩尔比通过调整蒸发温度控制。复合金属酞菁薄膜的磁性可以通过改变薄膜中非磁性/磁性金属酞菁的摩尔比例，使得非磁性金属酞菁在磁性金属酞菁中均匀分布，有效间隔了磁性金属酞菁分子，从而实现对薄膜磁性的有效调控。

技术领域：

本发明属于薄膜制备技术领域，具体涉及一种磁性可调控的复合金属酞菁薄膜及其制备方法。

背景技术：

酞菁分子具有18电子大环共轭体系，存在强烈的π-π电子相互作用，而且具有很强的配位能力，几乎可以和所有的金属元素发生配位反应，形成具有特殊颜色的金属配合物，俗称金属酞菁。金属酞菁类化合物，具有良好的光稳定性、热稳定性以及化学稳定性，并显示出了优异的光、电、热、磁性质和作为分子导体、分子电子元器件、气体传感器件、分子磁体、光电转换、电致变色和液晶显示等新型功能性材料的巨大潜力，其应用已经从最初的染料扩展到催化、太阳能、信息技术和医疗卫生等各个领域，金属酞菁这些高新技术的应用引起了科学家们的高度重视。

随着当今时代信息技术的不断发展，传统存储器件在速度、功耗、稳定性等方面越来越显得力不从心，发展新的存储器件已成为必然的趋势。而磁性存储器件由于其记忆的非易失性，一直备受人们的青睐。因此，金属酞菁单分子磁性的发现，标志着高密度存储和量子计算的新纪元，为开辟半导体技术新领域以及制备新型电子器件提供了条件。目前，多种金属酞菁衍生物单分子磁体被报道，以期得到良好单分子磁性的材料。但复杂的分子结构和取代基在一定程度上牺牲了酞菁分子固有的热稳定性，妨碍了金属酞菁单分子磁体相应的薄膜制备和今后在器件中的应用，寻找出一种不破坏分子热稳定性且有效调控单分子磁性的方法十分关键。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种磁性可调控的复合金属酞菁薄膜及其制备方法。金属酞菁包括过渡族金属酞菁和稀土金属酞菁。在玻璃衬底上，采用有机共蒸发的方法，共同蒸发一种磁性金属酞菁和一种非磁性金属酞菁，制备出复合金属酞菁薄膜。其中薄膜厚度在10～100nm之间，薄膜中非磁性和磁性金属酞菁的厚度比通过调整蒸发温度控制。复合金属酞菁薄膜的磁性可以通过改变薄膜中非磁性/磁性金属酞菁的厚度比例而得到连续调控。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁性可调控的复合金属酞菁薄膜，由磁性金属酞菁和非磁性金属酞菁复合而成，所述的磁性金属酞菁为过渡族金属酞菁或稀土金属酞菁中的一种，所述的非磁性金属酞菁为过渡族金属酞菁或稀土金属酞菁中的一种，复合金属酞菁薄膜中厚度比为磁性金属酞菁：非磁性金属酞菁＝(9～1)∶(1～5)。

所述的磁性可调控的复合金属酞菁薄膜中的金属元素为3d过渡金属元素或镧系元素中的一种，其中：

3d过渡金属元素具体为Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu或Zn；

镧系金属元素具体为La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb或Lu。

所述的磁性可调控的复合金属酞菁薄膜中的磁性金属酞菁为酞菁铬、酞菁锰、酞菁铁、酞菁钴、酞菁钆、酞菁铽、酞菁镝、酞菁钬、酞菁铒、酞菁铥，其余为非磁性金属酞菁。

所述的磁性可调控的复合金属酞菁薄膜厚度为10～100nm。

所述的磁性可调控的复合金属酞菁薄膜，经测试，单个磁性酞菁分子饱和磁矩磁性为3～12μ_B，测试温度为2K，外磁场为30kOe。

所述的磁性可调控的复合金属酞菁薄膜的制备方法，包括步骤如下：