Дисульфид хрома-меди-железа с анизотропией магнитосопротивления



Дисульфид хрома-меди-железа с анизотропией магнитосопротивления
Дисульфид хрома-меди-железа с анизотропией магнитосопротивления

 

C01G1/12 - Неорганическая химия (обработка порошков неорганических соединений для производства керамики C04B 35/00; бродильные или ферментативные способы синтеза элементов или неорганических соединений, кроме диоксида углерода, C12P 3/00; получение соединений металлов из смесей, например из руд, в качестве промежуточных соединений в металлургическом процессе при получении свободных металлов C21B,C22B; производство неметаллических элементов или неорганических соединений электролитическими способами или электрофорезом C25B)

Владельцы патента RU 2466093:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение может быть использовано в слаботочной микроэлектронике. Дисульфид хрома-меди-железа включает серу, хром, медь, является монокристаллом и дополнительно содержит железо. Соотношение компонентов составляет, мас.%: железо 0,99-0,31; хром 28,93-28,95; медь 34,35-35,03; сера 35,71-35,73. Изобретение позволяет получить монокристаллический материал, обладающий анизотропией магнитосопротивления при комнатной температуре. 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к разработке новых сульфидных соединений, которые могут быть использованы для нужд микроэлектроники, в частности к созданию материалов с анизотропией магнитосопротивления при комнатной температуре.

Известны тонкопленочные слоистые структуры [С.А.Никитин, Гигантское магнитосопротивление, СОЖ. - 1996. - Т.8, №2. - С.93-98], обладающие магнитосопротивлением при комнатной температуре. Слоистые тонкопленочные структуры получают путем послойного вакуумного напыления последовательности металлов, например Fe, Cr, Fе, на диэлектрическую подложку, роль которой может играть кремний, арсенид галлия и т.д.

Недостатком указанных структур является высокая стоимость технологического процесса и техники напыления.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является магнитный ванадиевый дисульфид хрома-меди с гигантским магнитосопротивлением [патент РФ №RU 2324656 С2. Бюл. №14 от 20.05.2008, (прототип)], содержащий компоненты при следующем соотношении, ат.%: Ванадий 0,1-3,4; Хром 13,6-16,9; Медь 17-16; Сера 66-67.

Недостатком известного магнитного ванадиевого дисульфида хрома-меди с гигантским магнитосопротивлением при низких температурах является отсутствие магнитосопротивления при комнатной температуре, поликристаллический характер микроструктуры, что существенно сужает возможности его технического использования.

Техническим результатом изобретения является создание монокристаллического материала, обладающего анизотропией магнитосопротивления при комнатной температуре. Дисульфид хрома-меди используют в качестве матрицы для создания слоистой монокристаллической структуры атомного типа, при этом замещение ионом железа проводят в медных слоях кристаллической решетки дисульфида хрома-меди, в отличие от прототипа, где проведено замещение ионов хрома на ион ванадия.

Технический результат достигается тем, что дисульфид хрома-меди-железа, включающий серу, хром, медь, является монокристаллом и дополнительно содержит железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: железо 0,31-0,99; хром 28,93-28,95; медь 34,35-35,03; сера 35,71-35,73.

Слоистый дисульфид хрома-меди-железа с анизотропией магнитосопротивления отличается от прототипа качественным и количественным содержанием химических элементов, качеством микроструктурного строения, наличием анизотропии магнитосопротивления при комнатной температуре.

Слоистый монокристаллический дисульфид хрома-меди-железа синтезируется в два этапа. В первом этапе синтеза получают порошок путем сульфидирования смесей оксидов металлов в атомном соотношении Сu:Fe:Сr, равном 0,99-0,97:0,01-0,03:1. Составы шихты приведены в мас.% в таблице №1.

Таблица№1
Состав шихты СuО мас.% Cr2О3 мас.% Fe2O3 мас.%
I 50,63 48,86 0,51
II 50,12 48,86 1,02
III 49,60 48,86 1,54

Для сульфидирования шихты используют аммоний роданистый. Шихту в стеклоуглеродной лодочке помещают в кварцевый реактор, продуваемый аргоном. Шихту нагревают в токе сульфидирующего реагента, образуемого в отдельном реакторе при разложении роданида аммония при температуре 140-160°С. Синтез ведут в печи до 900°С в течение 16 час. В процессе синтеза образцы неоднократно подвергаются перетиранию с целью гомогенизации. Проверка полноты сульфидирования образцов контролируется их взвешиванием до постоянного веса и рентгенофазовым анализом. Монокристаллы дисульфида хрома-меди-железа получают путем нагревания порошкообразного вещества в парах серы в стеклоуглеродном контейнере с использованием индукционного нагрева до температуры плавления и последующим медленным охлаждением расплава при снижении мощности на индукторе. Скорость нагрева и охлаждения задается и контролируется с помощью терморегулятора с программным управлением. В результате кристаллизации получены слитки диаметром 10 мм, длинной до 20 мм, массой порядка 6 г, которые представляют собой сросшиеся монокристаллы гексагонального типа.

Приготовленные из слитков монокристаллические пластинки образцов для измерений электрических и магнитных свойств были однородными по составу. На фиг.1 и 2 представлены наиболее типичные результаты измерений при 300 К для изучаемых образцов из табл.1.

Величина магнитосопротивления определена

по формуле , где ρ(H=0) - электросопротивление в нулевом магнитном поле, ρ(Н≠0) - электросопротивление в заданном магнитном поле. Измерения сопротивления (фиг.1) выполнены при условии, когда направление магнитного поля параллельно (H ||, угол 0°, открытые кружки) и перпендикулярно (Н ⊥, угол 90°, закрытые кружки) направлению тока, протекающего через образец. Из фиг.1 видно, что при увеличении магнитного поля от 0 до 21 кЭ величины относительного электросопротивления R(H)/R(0) для обоих направлений магнитного поля возрастают, что соответствует положительному магнитосопротивлению. Вычисленные величины δН=0.6% для Н || и δН=0.95% для Н ⊥ (в поле 21 кЭ). На вставке (фиг.1) представлены результаты угловой зависимости относительного электросопротивления R(H)/R(0), а на фиг.2 (открытые кружки, кривая 2) показаны угловые зависимости электросопротивления, измеренные при Н=21 кЭ при вращении направления магнитного поля относительно плоскости образца. Такой характер изменения электросопротивления свидетельствует о наличии анизотропии магнитосопротивления, величина которой составляет 0.35% в магнитном поле 21 кЭ. На фиг.2 цифрами 1 (закрытые кружки) показана воспроизводимость результатов измерения.

Вещества могут использоваться в слаботочной микроэлектронике.

Дисульфид хрома-меди-железа с анизотропией магнитосопротивления при комнатной температуре, включающий серу, хром, медь, отличающийся тем, что он является монокристаллом и дополнительно содержит железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

железо 0,31-0,99
хром 28,93-28,95
медь 34,35-35,03
сера 35,71-35,73


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии высокотемпературного синтеза халькогенидов золота и серебра, а именно Ag3 AuX2, где X=S, Se, - ютенбогаардтита ( -Ag3AuS2) и фишессерита ( -Ag3AuSe2).

Изобретение относится к новым сульфидным соединениям, которые могут быть использованы для нужд микроэлектроники, в частности к созданию магнитострикционных материалов.

Изобретение относится к получению полупроводниковых квантовых точек типов ядро и ядро-оболочка методом коллоидного синтеза, которые могут быть использованы в производстве различных люминесцентных материалов, а также в качестве основы для производства сверхминиатюрных светодиодов, источников белого света, одноэлектронных транзисторов, нелинейно-оптических устройств, фоточувствительных и фотогальванических устройств.

Изобретение относится к кристаллам литиевых халькогенидов, предназначенных для применения в нелинейной оптике. .

Изобретение относится к способам синтеза диселенида меди и индия CuInSe2 и может быть использовано в электронной технике и создании солнечных элементов для преобразования солнечной энергии, обладающих низкими оптическими потерями и высоким КПД.

Изобретение относится к кристаллам тройных халькогенидов, предназначенных к применению в квантовой электронике и оптоэлектронике. .

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к тройным теллуридам железа и индия, которые могут найти применение как ферромагнитные материалы при создании постоянных магнитов, а также в многофункциональных приборах и интегральных схемах.

Изобретение относится к синтезу летучих фторидов элементов IV-VIII групп Периодической системы, являющихся сырьем для получения нанодисперсных материалов. .

Изобретение относится к области синтеза нано- и микрочастиц сложных оксидов металлов в сверхкритической воде и может найти применение в получении материалов и соединений высокой чистоты и с уникальными свойствами.

Изобретение относится к новым сульфидным соединениям, которые могут быть использованы для нужд микроэлектроники, в частности к созданию магнитострикционных материалов.
Изобретение относится к получению нанокристаллических порошков оксидов металлов. .

Изобретение относится к области синтеза оксидов металлов, в том числе сложного состава, в нанодисперсном состоянии и может быть использовано в процессах синтеза тугоплавких керамических матриц композиционных материалов и высокотемпературных покрытий, в химической промышленности, для создания авиационной и ракетной техники, получения активных катализаторов для гетерогенного катализа, материалов химической сенсорики, для синтеза сверхпроводящих и магнитных материалов, керамических пигментов, стекол, лазерных, оптических материалов.

Изобретение относится к новым магнитным сульфидным соединениям кобальта и марганца, обладающих эффектом гигантского магнитосопротивления (т.е. .

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения ультра-нанодисперсных порошков оксидов переходных металлов. .

Изобретение относится к разработке неорганических красителей, а именно неорганических пигментов, в частности к составам для окрашивания на основе сульфидов лантана, олова и кальция, которые могут быть использованы в лакокрасочной промышленности, производстве пластмасс, керамики, строительных материалов.
Наверх