Патент на изобретение №2282685
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) МАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к легированным марганцем тройным арсенидам германия и кадмия, которые могут найти применение в спинтронике, где электронный спин используется в качестве активного элемента для хранения и передачи информации, формирования интегральных и функциональных микросхем, конструирования новых магнитооптоэлектронных приборов. Предлагается полупроводниковый материал, характеризующийся температурой Кюри 329-355 К, который включает германий, кадмий, мышьяк и марганец, представляет собой тройное соединение арсенида германия и кадмия, легированное марганцем в количестве 1-6 мас.%, и отвечает формуле CdGeAs2
(56) (продолжение): CLASS=”b560m”in II-Ge-V2 chalcopyrite semiconductors. “Physical Review В: Condensed Matter and Material Physics”, 65 (9), 2002, 094415/1-094415/6; STN International, Database CA, AN 136:410278. SU 516321 A, 25.11.1976. US 6535327 B1, 18.03.2003. US 2004014244 A1, 22.01.2004.
Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к легированным марганцем тройным арсенидам германия и кадмия, которые могут найти применение в спинтронике, где электронный спин используется в качестве активного элемента для хранения и передачи информации, формирования интегральных и функциональных микросхем, конструирования новых магнитооптоэлектронных приборов. Вышеуказанные тройные арсениды германия и кадмия относятся к классу арсенидов элементов второй и четвертой группы Периодической системы. Известен арсенид галлия, легированный марганцем [Hideo Ohno. Properties of ferromagnetic III-Y semiconductors. Journal of magnetism and magnetic materials. 1999. V.209. P.110-129], с температурой магнитного упорядочения (температура Кюри) ТC К недостаткам описанного выше легированного арсенида галлия относится то, что он не может быть использован при создании элементов памяти, поскольку обладают низкой температурой Кюри, что исключает его применение в повседневных электронных приборах широкого спектра действия, работающих при комнатных температурах. Ближайшим техническим решением поставленной задачи является магнитный полупроводник – тройной фосфид германия и кадмия, имеющий температуру Кюри ТC=320 К. [Новый магнитный полупроводник Cd1-xMnxGeP2. Г.А.Медведкин, Т.Ишибаши, Т.Ниши, К.Сато. ФТП, 2001, т.35, в.3, с.305-309]. К недостаткам указанного материала относятся: – недостаточно высокая температура Кюри; – неоднородное распределение элементов; – невозможность изготовления объемных образцов. Изобретение направлено на создание магнитного полупроводникового материала с температурой Кюри выше комнатной и с сочетанием полупроводниковых и ферромагнитных свойств. Согласно изобретению, технический результат достигается тем, что предлагается магнитный полупроводниковый материал, характеризующийся температурой Кюри 329-355 К, который включает германий, кадмий, мышьяк и марганец, представляет собой тройное соединение арсенида германия и кадмия, легированное марганцем в количестве 1÷6 мас.%, и отвечает формуле CdGeAs2 Указанный интервал концентрации марганца обусловлен тем, что при содержании Mn менее 1 мас.% полученный материал не обладает ферромагнитными свойствами, необходимыми при создании элементов памяти, а при содержании Mn более 6 мас.% материал становится многофазным и неоднородным по электрофизическим свойствам. Тройной арсенид германия и кадмия, легированный марганцем в количестве 1÷6 мас.%, получают путем взаимодействия стехиометрических количеств исходных компонентов в вакуумированной кварцевой ампуле, покрытой пленкой углерода. Ампулу откачивают до остаточного давления 2·10-3 Па, герметизируют и помещают в печь, температуру которой медленно (20 град/час) повышают до 770°С. Ампулу выдерживают при этой температуре 180 час, затем быстро охлаждают до комнатной температуры со скоростью 5÷15 град/с. Выход тройного арсенида германия и кадмия, легированного марганцем, составляет 99.9%. Параметры полученного материала контролировали посредством электронно-микрозондового, дифференциально-термического и рентгенофазового анализов. Данные анализов свидетельствуют о том, что полученный тройной арсенид германия и кадмия, легированный марганцем, однофазен. На фиг.1 представлены кривые температурной зависимости намагниченности тройного арсенида германия и кадмия, легированного 1÷6 мас.% Mn. На фиг.2 представлена зависимость параметра а элементарной ячейки от содержания марганца в CdGeAs2 Ниже приведены примеры предложенных составов заявленного материала. Пример 1. Навески 0,317 г кадмия, 0,210 г германия, 0,463 г мышьяка и 0,01 г марганца, что соответствует составу арсенида германия и кадмия с 1 мас.% марганца. Полученный образец имеет температуру Кюри ТC=329 К. Пример 2. Навески 0,297 г кадмия, 0,210 г германия, 0,463 г мышьяка и 0,03 г марганца, что соответствует составу арсенида германия и кадмия с 3 мас.% марганца. Полученный образец имеет температуру Кюри ТC=355 К. Пример 3. Навески 0,267 г кадмия, 0,210 г германия, 0,463 г мышьяка и 0,06 г марганца, что соответствует составу арсенида германия и кадмия с 6 мас.% марганца. Полученный образец имеет температуру Кюри ТC=355 К. Магнитные и электрофизические характеристики CdGeAs2
Как видно из таблицы и фиг.1, заявленный материал является ферромагнетиком с температурой Кюри ТC=329÷355 К, при этом обладает полупроводниковыми свойствами до достаточно высоких температур. Из фиг.2 следует, что зависимость параметра а элементарной ячейки от состава твердых растворов CdGeAs2 Уникальное сочетание полупроводниковых и ферромагнитных свойств делает его перспективным материалом для широкого практического использования.
Формула изобретения
Магнитный полупроводниковый материал, характеризующийся температурой Кюри 329-355 К, который включает германий, кадмий, мышьяк и марганец, представляет собой тройное соединение арсенида германия и кадмия, легированное марганцем в количестве 1-6 мас.%, и отвечает формуле CdGeAs2
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 14.10.2007
Извещение опубликовано: 27.06.2009 БИ: 18/2009
|
||||||||||||||||||||||||||
110 К. Это вещество характеризуются тем, что оно кристаллизуются в кубической сингонии с кристаллической структурой типа цинковой обманки. Вышеуказанный арсенид может быть получен многократным прокаливанием соответствующих количеств исходных веществ в вакуумированных кварцевых ампулах.
) К
