[发明专利]一种具有受晶格对称性保护零能隙的自旋零能隙半导体材料及制备方法

权利要求书

1.一种具有受晶格对称性保护零能隙的自旋零能隙半导体材料制备方法；结构为d⁰-d型half-Heusler的KCrZ合金；其中Z＝S、Se或Te；半导体材料具有100％的自旋极化率和5μ_B的整数分子磁矩；制备方法，包括如下步骤：

1)将K粉、Cr粉和Z粉按摩尔比1：1：1混合于密封不锈钢或玛瑙球磨罐中，同时选取直径在5mm～12mm范围内的大、中、小三种不同规格的不锈钢球或玛瑙球按照1：2：2数量比放入不锈钢或玛瑙罐中，球料比为8～20：1；

2)室温条件下，密将球磨罐内抽真空，在氩气气氛下在行星式球磨机上进行球磨，球磨机转速为500～700转/分钟，球磨时间共计8～20小时，在8～20小时的球磨期间内，要每球磨半小时停转半小时冷却；球磨时间8～20小时中，其中顺时针研磨4～10小时，逆时针研磨4～10小时；

3)将球磨后的粉末样品置于磨具中，在250MPa～350MPa压强下保持5～10分钟，最终压成片状；

4)将压片后的样品置于管式退火炉，用分子泵对石英真空管抽真空，然后充入氩气保护，退火保温温度设置为380～600℃，保温烧结时间为36～48小时；

5)将步骤(3)得到的压片KCrZ样品重新放回球磨罐中，按照步骤(1)的球料比和不同规格的研磨球数量比，将研磨球放入球磨罐，重复步骤(2)的球磨工艺，然后将重新研磨得到的KCrZ粉末样品按照步骤(3)压片后置于管式退火炉中，重复进行步骤(4)的退火烧结工艺，以上过程重复3～5次，最后取出样品，投入液氮中淬火，冷却后即制得纯的KCrZ多晶样品。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是K粉、Cr粉和Z粉的纯度为99.99％以上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是球料比为15：1。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤2)中对于KCrS，球磨时间为12～16小时，其中顺时针球磨6～8小时，然后逆时针球磨6～8小时；对于KCrSe，球磨时间为10～14小时，其中顺时针球磨5～7小时，然后逆时针球磨5～7小时；对于KCrTe球磨时间为14～18小时，其中顺时针球磨7～9小时，然后逆时针球磨7～9小时。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤3)对于KCrS，退火保温温度设置为400～500℃；对于KCrSe，退火保温温度设置为380～450℃；对于KCrTe，退火保温温度设置为500～600℃。

6.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤4)投入77K液氮中淬火15～25秒。