[发明专利]具有交换偏置效应和电致阻变效应的异质结及其制备方法

摘要

本发明属于磁性材料领域，提供一种具有交换偏置效应的铁磁/反铁磁异质结，以La0.7Sr0.3MnO3作为铁磁层及底电极层，掺杂有Ba、Ca、Sr、Pb中的一种或多种的BiFeO3作为反铁磁层，钙钛矿结构的铝酸镧、钛酸锶或镓酸钕单晶为衬底。本发明还提出所述铁磁/反铁磁异质结的制备方法。本发明提出的材料具有明显的电致阻变性能，在同一电场强度下具有两个不同的电阻状态，通过循环多次测量E‑I曲线可知，两个电阻状态保持较好，材料具有较好的耐疲劳性能。对材料的P‑E曲线分析，材料具有较好的铁电性，在电场强度为60KV/cm时，材料的剩余极化强度为Pr＝2.85μC/cm2。

主权项

1.一种具有交换偏置效应和电致阻变效应的铁磁/反铁磁异质结，其特征在于，以La0.7Sr0.3MnO3作为铁磁层及底电极层，掺杂有Ba、Ca、Sr、Pb中的一种的BiFeO3作为反铁磁层，掺杂的化学计量比为0.1‑0.5；钙钛矿结构的铝酸镧、钛酸锶或镓酸钕单晶为衬底；所述铁磁/反铁磁异质结通过以下方法制备而得：(1)钙钛矿结构的衬底清洗后吹干；(2)衬底放入脉冲激光沉积系统的沉积腔中，同时将需要沉积的La0.7Sr0.3MnO3与掺杂的BiFeO3靶材一同放入沉积腔中，靶材与衬底之间的距离为5‑6cm；(3)启动设备开始抽真空，将脉冲激光沉积系统沉积腔的压强抽至数量级为7.6‑9.7×10‑4Pa 的背底真空；(4)在沉积之前向脉冲激光沉积系统的腔体中充入氧气，使在沉积La0.7Sr0.3MnO3时腔体压力为8‑10Pa；(5)打开激光器开始沉积，沉积开始前对衬底升温，升至预先设定好的沉积温度，在沉积La0.7Sr0.3MnO3时沉积温度为750‑780℃，沉积La0.7Sr0.3MnO3时采用恒压模式，电压为27KV，频率为7‑10 Hz ，沉积时间为20s‑40s，退火压强为1000Pa，退火温度为800‑850℃；(6)退火完毕，降温之后，再沉积掺杂的BiFeO3，沉积掺杂的BiFeO3时，采用恒能模式，激光能量为350MJ，频率为6‑9 Hz ；在沉积之前向腔体中充入氧气，使在沉积掺杂的BiFeO3时腔体压力为3‑5Pa；沉积时间为70‑90min，沉积掺杂的BiFeO3时沉积温度为650‑700℃；(7)掺杂的BiFeO3退火时间为30min，退火温度为670‑700℃。