[发明专利]一种具有交换偏置效应的氮化铁基多铁性异质结构及制备方法

权利要求书

1.一种具有具有交换偏置效应的氮化铁基多铁性异质结构；其特征是，结构为Fe₄N/BiFeO₃/SrRuO₃/SrTiO₃多铁性异质结构。

2.如权利要求1所述的结构，其特征是，所述的Fe₄N/BiFeO₃/SrRuO₃/SrTiO₃从下到上依次为SrTiO₃(111)单晶基片、50nm厚的SrRuO₃层、30nm厚的BiFeO₃层和20nm厚的Fe₄N层；其中Fe₄N和SrRuO₃为铁磁层，BiFeO₃为反铁磁层。

3.如权利要求1所述的结构，其特征是，基底为SrTiO₃(111)单晶基片，厚度为500μm，面积为5mm×5mm。

4.如权利要求1所述的结构，其特征是，Fe₄N/BiFeO₃/SrRuO₃/SrTiO₃异质结构当冷却磁场为50kOe时，在3K下，异质结构的交换偏置场为-527Oe。

5.一种具有具有交换偏置效应的Fe₄N基多铁性异质结构制备方法；其特征是包括内容如下：

(1)采用磁控溅射法，以SrRuO₃靶为原材料，在溅射过程中，通入氩气(99.999)和氧气(99.999)的混合气体，通过控制溅射功率、溅射气压、基底温度、降温速率，在SrTiO₃(111)基底上制备了50nm厚的SrRuO₃(111)薄膜；

(2)采用射频磁控溅射法，以Bi_1.1FeO₃靶为原材料，在溅射过程中，通入氩气(99.999)和氧气(99.999)的混合气体，通过控制溅射功率、溅射气压、基底温度、降温速率，在SrRuO₃/SrTiO₃薄膜上制备了30nm厚的BiFeO₃(111)薄膜；

(3)采用磁控溅射法，以纯Fe靶为原材料，在溅射过程中，通入氩气(99.999)和氮气(99.999)的混合气体，通过控制溅射电流、溅射电压、溅射气压、基底温度、降温速率，在BiFeO₃/SrRuO₃/SrTiO₃异质结构上制备了20nm厚的Fe₄N(111)薄膜。

6.如权利要求5所述的方法，其特征是所述步骤(1)中，在背底真空度优于2×10^–5Pa，直流溅射功率为40W，溅射气压为1.1Pa，基底温度为650℃，氩气(99.999)和氧气(99.999)的流量比为5：3，退火环境为纯氧气(99.999)，退火气压为200Pa，退火温度为650℃，退火时间为30min，升温速率为10℃/min，降温速率为3℃/min，薄膜的沉积速率为0.5nm/min的条件下，在SrTiO₃(111)基底上制备了50nm厚的SrRuO₃(111)薄膜。