[发明专利]一种二维磁性Fe3

说明书

本发明公开了一种二维磁性Fe₃O₄单晶纳米片的制备方法，包括步骤：将Fe₂O₃粉末与助熔剂按照10：1的质量比混合作为第一前驱体，放置在水平管式炉的下游高温区，并将衬底置于前驱体正上方；将FeCl₃·6H₂O作为第二前驱体，放置在水平管式炉的上游低温区；向管式炉中通入氩氢混合气，将下游高温区加热至600‑750℃，上游低温区加热至240‑310℃，在氩氢混合气的氛围中保温10‑20min，然后自然冷却至室温，在所述衬底上得到二维磁性Fe₃O₄单晶纳米片。该方法制备获得的Fe₃O4单晶纳米片空气稳定性好；利用制备的Fe₃O₄单晶纳米片制作的电学器件具有良好的导电性，可耐受较高的电场；制备的Fe₃O₄单晶纳米片具有良好的室温磁性，在信息存储器件、逻辑运算器件、霍尔传感器件等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于磁性材料与器件领域，具体的，本发明涉及一种二维磁性Fe₃O₄单晶纳米片的制备方法及应用。

背景技术

目前，具有本征磁性的二维单晶材料的发现为未来低维自旋电子器件的实现开辟了新的道路，其中包括Cr₂Ge₂Te₆(Nature,2017,546(7657):265-269)、Fe₃GeTe₂(Nature,2018,563(7729):94-99)、CrI₃(Nature,2017,546(7657):270-273)等。由于二维材料的厚度非常薄，我们可以利用电场等方法对其磁性能进行有效调控，从而为制作低功耗、高存储密度的信息存储器件和逻辑运算器件提供了新的可能性。在磁性材料的研究与应用中，材料的稳定性与居里温度的高低至关重要。相对于现有的低维磁性材料，二维磁性Fe₃O₄单晶纳米片具有空气稳定性好、居里温度高于室温等特点，满足了室温磁性器件的要求，具有良好的应用前景。

现有的Fe₃O₄材料的制备方法主要是通过磁控溅射或分子束外延技术来制备其薄膜材料。其中，磁控溅射技术对靶材质量要求极高，且不易制备出高质量的单晶材料；而分子束外延技术对设备要求很高，且生产成本过高。近期，中国发明专利CN201810947517.X涉及通过化学气相沉积的方法进行二维Fe₃O₄单晶材料的制备，但是制备工艺比较复杂，步骤十分繁琐。此外，中国发明专利CN202010066148.0也通过化学气相沉积法进行了二维Fe₃O₄单晶材料的制备,但是制备的单晶材料尺寸较小(20μm)，限制了材料的实际应用。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术存在的缺点，提供一种二维磁性Fe₃O₄单晶纳米片的制备方法以及在此基础上的一种电学器件的制备方法、一种霍尔器件的制备方法。该方法制取的Fe₃O₄单晶纳米片制备原料易得、制备方法简单、材料稳定性好。本发明采用的技术方案具体如下：

一种二维磁性Fe₃O₄单晶纳米片的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将Fe₂O₃粉末与助熔剂按照10：1的质量比混合作为第一前驱体，放置在水平管式炉的下游高温区，并将衬底置于第一前驱体正上方；

步骤二：将FeCl₃·6H₂O作为第二前驱体，放置在水平管式炉的上游低温区；