[发明专利]厘米级铬氧化物单晶及其制备方法和存储器件

说明书

本发明涉及单晶材料的制备领域，具体而言，涉及一种厘米级铬氧化物单晶及其制备方法和存储器件。该制备方法包括：利用等静压法对铬化合物和经过固相烧结形成的含铬的单相多晶物质的混合物进行造型，再利用激光浮区法生长形成厘米级铬氧化物单晶。通过上述方法能够制备得到厘米级的单晶，扩大其应用范围。

技术领域

本发明涉及单晶材料的制备领域，具体而言，涉及一种厘米级铬氧化物单晶及其制备方法和存储器件。

背景技术

铬化合物长期以来一直是一类备受关注的功能材料。由于其内部的铬离子存在磁有序，在与部分元素形成相关氧化物时会产生磁有序和电子有序共存的状态及相应的磁电耦合作用，即多铁特性。拥有这种特性的功能材料有望发展成为下一代信息存储器件的载体材料。众所周知，目前我们使用的磁性存储硬盘主要是通过产生磁场对磁盘表面进行磁化，从而形成磁畴来记录信息数据，这就需要大量的能量来产生相应的磁场。与传统存储方式不同的是，基于多铁特性的存储机制特别是第二类多铁特性，由于其内部材料存在比较强的磁和电的耦合作用，可以实现调制磁场控制铁电极化，更可以通过调节电场来操控磁极化，考虑到变化电场需要的能量比变化磁场小得多，这便可以有效地降低信息存储过程中的能耗。除此之外，多铁特性还提供了一条新的制备存储器的途径，即用电来写入存储信息并仍沿用磁随机存储器(MRAMs)的磁头读取信息，即“电写磁读”模式。由于多铁材料的磁电耦合作用，用这种材料制备的器件信息安全性更高，使用寿命更长。

另一方面，由于铬元素本身是3d过渡金属元素，与镧系元素形成相关氧化物时，如ABO₃结构，由于A位与B位的元素均带有净磁矩，两种磁序的相互作用会产生有趣的物理现象，如低温下的自旋重取向，以及自旋阻挫等现象，这一类低温磁现象是凝聚态物理学家们经常关注的科学问题。另外，铬元素还是研究室温铁磁半导体的主要候选元素，室温铁磁半导体的发明被美国《科学》杂志列入影响人类发展的125个关键问题之一，而针对铬化合物的铁磁半导体物理特性，科学家们做了大量尝试。要研究该类物理问题，就需要高质量的单晶体样品来从实验上进行表征，如确定晶体的晶轴和晶面取向，从而进行各向异性磁学、电学、光学和热学的相关表征。另外，还需要足够大尺寸的单晶体并利用中子衍射来获得材料倒易空间的晶体结构和磁有序结构。

基于上面论述，寻找一种能够制备出高质量铬化合物单晶的方法，对新一代存储器件的发展，以及研究过渡金属之间强关联电子耦合的理论内涵具有重要的科学意义和潜在的工业应用价值。

发明内容

本发明提供了一种厘米级铬氧化物单晶及其制备方法和存储器件，通过该制备方法可以制备得到高质量的大尺寸的铬化合物单晶体，可应用于存储器件中。

本发明是这样实现的：

本实施例提供一种厘米级铬氧化物单晶的制备方法，包括：利用等静压法对铬化合物和经过固相烧结形成的含铬的单相多晶物质的混合物进行造型，再利用激光浮区法生长形成厘米级铬氧化物单晶。

本实施例还提供一种厘米级铬氧化物单晶，其通过上述厘米级铬氧化物单晶的制备方法制备得到。

本实施例还提供一种存储器件，其主要通过上述厘米级铬氧化物单晶的制备方法制备得到的厘米级铬氧化物单晶制备得到。

本发明的有益效果是：本发明通过利用固相烧结得到单相多晶物质，而后再利用静水压成型以及激光浮区法使得多晶物质变为单晶，且形成的单晶较大，能够达到厘米级，而单晶生长到厘米级别方便进行中子散射来研究其晶体结构和磁学性质，大尺寸的单晶便于大规模的刻蚀电路及完成相关器件工艺的批量化生产，会大大降低器件的制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。