Магниточувствительный композит


 


Владельцы патента RU 2633538:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФГБУН ФИАН) (RU)

Изобретение может быть использовано при создании магниточувствительных диодных структур, магнитных переключателей и сенсоров магнитных полей на основе ферромагнитного композита. Магниточувствительный композит состоит из индия, сурьмы и марганца и представляет собой двухфазную систему, отвечающую формуле (InSb)1-x(MnSb)x, где x=0,04-0,1. Указанная система получена термической обработкой антимонида индия и антимонида марганца при температуре от 550 до 800°C. Изобретение позволяет получить магниточувствительный композит с высоким значением магнитосопротивления в магнитных полях от 0,15 Тл за счет повышенного содержания антимонида марганца и высокими значениями температуры Кюри от 540 до 570 К. 1 ил., 1 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области неорганической химии, а конкретно к созданию новых композиционных материалов, состоящих из полупроводника антимонида индия и ферромагнетика антимонида марганца, которые могут найти применение для создания магниточувствительных диодных структур, магнитных переключателей и сенсоров магнитных полей на основе ферромагнитного композита.

Уровень техники

Известна гетероструктура на основе композиционного материала, состоящего из арсенида индия и арсенида марганца [Ferromagnetic semiconductor InMnAs layers grown by pulsed laser deposition on GaAs, Yu.A. Danilov, A.V. Kudrin, O.V. Vikhrova, B.N. Zvonkov, Yu.N. Drozdov, M.V. Sapozhnikov, S. Nicolodi, E.R. Zhiteytsev, N.M. Santos, M.C. Carmo, N.A. Sobolev // J. Phys. D: Appl. Phys. 42 (2009) 035006 (5pp)].

Недостатком указанного композиционного материала является низкая температура Кюри, не превышающая 27°С, что обусловлено присутствием арсенида марганца, обладающего относительно низкой температурой Кюри. Указанный недостаток не позволяет использовать его для изготовления изделий, работающих в коммерческом температурном диапазоне (от 0 до +70°С).

Известна также гетероструктура на основе разбавленного магнитного полупроводника InMnSb на подложке антимонида индия [Spin-dependent magnetotransport in а р-InMnSb/n-InSb magnetic semiconductor heterojunction, J.A. Peters, N. Rangaraju, C. Feeser, B.W. Wessels // APPLIED PHYSICS LETTERS 98, 193506, 2011]. Недостатком указанной гетероструктуры является то, что разбавленный магнитный полупроводник не обладает высокой чувствительностью в слабом магнитном поле.

Наиболее близкими по технической сущности являются известные тонкие пленки разбавленного магнитного полупроводника In1-xMnxSb, где х=0,02 и 0,035 [Magnetotransport properties of InMnSb magnetic semiconductor thin films, J.A. Peters, N.D. Parashar, N. Rangaraju, B.W. Wessels // Phys. Rev. В 82, 205207 (2010)].

Недостатком ближайшего аналога является относительно низкое значение магнитосопротивления при комнатной температуре из-за относительно низкого содержания антимонида марганца, что делает применение таких структур малоэффективным.

Свойства разбавленных магнитных полупроводников определяется тем, что d-элемент (Мn) входит в состав кристаллической решетки полупроводника с образованием однородной по составу гомогенной фазы, а это не позволяет в принципе достичь содержания антимонида марганца выше указанного 0,035.

Раскрытие изобретения

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание композита с повышенным содержанием антимонида марганца для достижения высоких значений магнитосопротивления.

Технический результат достигается за счет того, что предложен магниточувствительный композит, состоящий из индия, сурьмы и марганца и представляющий собой двухфазную систему, отвечающую формуле (InSb)1-x(MnSb)x, где х=0,04-0,1, и полученную термической обработкой указанных компонентов при температуре от 550 до 800°С.

Подробное описание изобретения

В настоящем изобретении предложена двухфазная система, отвечающая формуле (InSb)1-x(MnSb)x, где х=0,04-0,1. Выбор диапазона мольных соотношений состава композита обусловлен тем, что при содержании антимонида марганца менее 0,04 наблюдается недостаточно высокое магнитосопротивление композита в низких магнитных полях, а при содержании антимонида марганца выше 0,1 происходит образование перколяционных кластеров, что также приводит к снижению магнитосопротивления композита.

Температура термической обработки определяется тем, что при температуре ниже 550°С двухфазная система InSb - MnSb, находится в твердой фазе, а при температуре выше 800°С происходит разложение антимонида марганца с образованием дополнительных фаз.

Предложенная гетерогенная двухфазная система InSb - MnSb имеет относительно более высокое содержанием антимонида марганца, а это позволяет достичь высокого значения магнитосопротивления в слабых магнитных полях.

Заявляемый композит получали следующим образом.

Навески антимонида индия от 0,96 до 0,90 моль и антимонида марганца от 0,04 до 0,10 моль подвергали термической обработке при температуре от 550 до 800°С. Получали композит (InSb)1-x(MnSb)x, где х = от 0,04 до 0,1, магнитосопротивление пленки которого достигало 900% при магнитном поле 0,15 Тл и температуре 300 К.

Определения температуры Кюри во всех заявленных составах композита показали значения от 540 до 570 К.

Ниже приведен пример, иллюстрирующий промышленную применимость заявленного технического решения.

0,93 моля антимонида индия и 0,07 моля антимонида марганца сплавляли при температуре 800°С до образования однородного расплава. Расплав охлаждали до комнатной температуры. Полученный продукт использовался в качестве мишени для нанесения тонкой пленки композита на монокристаллическую подложку антимонида индия.

Композит (InSb)0,93(MnSb)0,07 наносили на подлодку методом распыления лазерным излучением.

Свойство полученной диодной структуры поясняется на прилагаемом чертеже, где приведена вольт-амперная характеристика диодной структуры при температуре 300 К, в которой в качестве магнитного слоя используется (InSb)1-x(MnSb)x при х=0,07. Кривая 1 отвечает измерению при напряженности магнитного поля 0 Тл; кривая 2 отвечает измерению при напряженности магнитного поля 0,15 Тл, в плоскости гетероперехода, магнитосопротивление диодной структуры составило 600%. Кривая 3 отвечает измерению при напряженности магнитного поля 0,15 Тл, перпендикулярно плоскости гетероперехода, магнитосопротивление диодной структуры составило 900%.

Таким образом, данное изобретение позволяет получать магниточувствительный композит, с более высокими значениями температуры Кюри от 540 до 570 К и более высоким, до 900%, магнитосопротивлением в магнитных полях от 0,15 Тл, нежели у известных аналогов.

Магниточувствительный композит, состоящий из индия, сурьмы и марганца и представляющий собой двухфазную систему, отвечающую формуле (InSb)1-x(MnSb)x, где x=0,04-0,1, и полученную термической обработкой указанных компонентов при температуре от 550 до 800°C.



 

Похожие патенты:
Настоящее изобретение относится к магнитомягкому композитному порошковому материалу на основе железа и может быть использовано для изготовления сердечника индукционной катушки большой мощности.

Изобретение относится к порошковой металлургии, связанной с изготовлением магнитов из порошковых материалов, в частности из сплавов редкоземельных металлов с кобальтом и железом, и может быть использовано при производстве металлокерамических и металлопластических постоянных магнитов с высокими величинами остаточной индукции и максимального энергетического произведения для машиностроительной, приборостроительной, электротехнической и других отраслей промышленности.

Изобретение может быть использовано в производстве модифицированных глинистых материалов. Для изготовления высокодисперсных гидрофобных магниточувствительных глинистых материалов готовят суспензию глинистых материалов в воде в реакторе с помощью механического перемешивания.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению полосы из магнитомягкого сплава. Способ изготовления полосы из магнитомягкого сплава толщиной менее 0,6 мм, пригодной для механической резки, включает холодную прокатку полосы, полученной горячей прокаткой полуфабриката, затем полосу подвергают непрерывному отжигу пропусканием через печь непрерывного действия при температуре в пределах от температуры перехода упорядочения/разупорядочения сплава до температуры начала ферритно-аустенитного превращения сплава, причем скорость движения полосы устанавливают таким образом, чтобы время выдержки полосы в печи непрерывного действия при температуре отжига составляло меньше 10 минут.

Изобретение относится к области металлургии, а именно листу из неориентированной электротехнической стали, используемому в качестве сердечника для приводного двигателя электротранспортного средства и гибридного транспортного средства, а также двигателя электрогенератора.

Группа изобретений относится к спеченному магниту Nd-Fe-B, состоящему из редкоземельного элемента R, дополнительного элемента Т, железа Fe, бора В и примесей. Указанный магнит содержит фазу, обогащенную редкоземельными элементами, и основную фазу кристаллической структуры Nd2Fe14B.

Изобретение может быть использовано в производстве элементов микроэлектроники, сенсорной техники. Гольмий-марганцевый сульфид с гигантским магнитосопротивлением включает марганец и серу и дополнительно содержит гольмий при следующем соотношении компонентов, мас.%: гольмий 2,5-15, марганец 47,5-35, сера 50.

Изобретение относится к области металлургии. Способ производства текстурированного листа из электротехнической стали включает нагревание сляба, содержащего, мас.%: C от 0,0005 до 0,005, Si от 2,0 до 4,5, Mn от 0,005 до 0,3, S и/или Se (в сумме) 0,05 или менее, растворенный Al от 0,010 до 0,04, N 0,005 или менее, остальное - Fe и неизбежные примеси, горячую прокатку сляба с получением горячекатаного листа, при необходимости, отжиг горячекатаного листа в горячей зоне, холодную прокатку горячекатаного листа в один, два или большее число проходов с промежуточным отжигом между ними и с получением холоднокатаного листа конечной толщины, отжиг холоднокатаного листа на первичную рекристаллизацию и отжиг на вторичную рекристаллизацию, при этом индекс ИС старения стального листа перед проведением конечной холодной прокатки устанавливают равным 70 МПа или менее для эффективного роста зерен с ориентацией Госса с обеспечением в результате текстурированного листа из электротехнической стали с хорошими магнитными свойствами, без ограничения содержания C в относительно большом количестве.

Изобретение относится к электротехнике, к силовым трансформаторам и может быть использовано на трансформаторных подстанциях. Технический результат состоит в упрощении регулирования напряжения и мощности.

Изобретение относится к магнитореологическим теплоносителям (хладоносителям) и их использованию в холодильных и кондиционерных системах. Магнитореологический теплоноситель состоит из жидкости, содержащей мелкодисперсный компонент из магнитного материала, поверхность которого обработана поверхностно-активным веществом.

Изобретение относится к области полупроводниковой оптоэлектроники и может быть использовано для создания высококачественных полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД) на основе гетероструктур соединений A3B5.

Изобретение относится к области получения полупроводниковых материалов, которые используются в качестве подложечного материала в изопериодных гетероструктурах на основе тройных и четверных твердых растворов в системах Al-Ga-As-Sb и In-Ga-As-Sb, позволяющих создавать широкую гамму оптоэлектронных приборов (источников и приемников излучения на спектральный диапазон 1,3-2,5 мкм).

Изобретение относится к области получения полупроводниковых материалов, а именно к получению монокристаллов антимонида галлия, которые используются в качестве подложечного материала в изопериодных гетероструктурах на основе тройных и четверных твердых растворов в системах Al-Ga-As-Sb и In-Ga-As-Sb, позволяющих создавать широкую гамму оптоэлектронных приборов (источников и приемников излучения на спектральный диапазон 1,3-2,5 мкм).
Изобретение относится к области получения полупроводниковых материалов, а именно к получению монокристаллов антимонида индия, которые широко используются в различных фотоприемных устройствах, работающих в ИК-области спектра.

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к легированным марганцем и цинком антимонидам индия, 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 магнито-оптоэлектронных приборов.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии получения монокристаллов фосфида индия методом Чохральского из-под слоя борного ангидрида под давлением инертного газа.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии получения монокристаллов разлагающихся полупроводниковых соединений А3В 5 методом Чохральского, в частности при выращивании монокристаллов фосфидов галлия и индия и арсенида галлия из-под слоя борного ангидрида.

Изобретение относится к технологии полупроводниковых соединений типа AIIIBV. .

Изобретение относится к технологии полупроводниковых соединений АIIIВV. .

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов методом вертикальной направленной кристаллизации и может быть использовано в технологии выращивания монокристаллов полупроводниковых соединений для получения объемных монокристаллов с высокой степенью совершенства структуры.

Изобретение может быть использовано в производстве элементов микроэлектроники, сенсорной техники. Гольмий-марганцевый сульфид с гигантским магнитосопротивлением включает марганец и серу и дополнительно содержит гольмий при следующем соотношении компонентов, мас.%: гольмий 2,5-15, марганец 47,5-35, сера 50.
Наверх