МАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2010 года по МПК H01F1/01 C01G37/00 C04B35/547 C01G3/00 C01G15/00 

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к четверному соединению меди, галлия, хрома и селена, которое может найти применение в многофункциональных приборах и схемах, работающих на взаимосвязи магнитного и электрического полей.

Вышеуказанный селенид относится к классу селенидов первой, третьей и шестой групп Периодической системы.

Известен магнитный полупроводник - четверное соединение - селенид меди, индия и хрома, полученный на основе двойного селенохромита меди и индия и имеющий температуру магнитного упорядочения (температура Кюри) Т_с=431 К [а.с. СССР 1125997].

К недостаткам указанного материала относятся:

- недостаточно низкая температура Кюри;

- невысокое значение намагниченности насыщения.

Ближайшим техническим решением поставленной задачи является четверное соединение состава Cu_0,5Ga_0,5Cr₂Se₄ [Pinch H.D.; Woods M.J.; Lopatin E.: Mat.Res.Bull. 5 (1970) 425] (прототип) с чрезвычайно низкой температурой магнитного упорядочения Т_с=135 К. Это вещество характеризуется тем, что оно кристаллизуется в решетке шпинели и может быть получено многократным прокаливанием соответствующих количеств исходных веществ в вакуумированных кварцевых ампулах.

К недостаткам описанного выше четверного селенида относится то, что он не может быть использован в электронных приборах, не прибегая к громоздкой системе глубокого охлаждения.

Изобретение направлено на создание магнитного полупроводникового материала с температурой Кюри выше комнатной и с сочетанием ферромагнитных и полупроводниковых свойств.

Согласно изобретению технический результат достигается тем, что предлагается магнитный полупроводниковый материал, характеризующийся температурой Кюри 318 К, который включает медь, галлий, хром и селен, представляет собой четверное соединение селенита меди, галлия и хрома и отвечает формуле CuGaCr₂Se₅.

Четверной селенид меди, галлия и хрома получают путем взаимодействия стехиометрических количеств исходных элементарных компонентов высокой степени чистоты в вакуумированных кварцевых ампулах. Ампулы откачивают до остаточного давления 2·10^-3 Па, герметизируют и помещают в печь, температуру которой медленно (20 град./ч) повышают до 200, а затем до 1050°С. Ампулы выдерживают 24 ч при температуре 200°С и 150 ч при температуре 1050°С, затем медленно охлаждают до комнатной температуры. Выход четверного селенида меди, галлия и хрома составляет 99,9%.

Параметры полученного материала контролировали с помощью рентгенофазового, дифференциально-термического и микроструктурного анализов. Данные анализов свидетельствуют о том, что полученный четверной селенид меди, галлия и хрома однофазен.

На чертеже представлены температурные зависимости намагниченности двух четверных селенидов полученных по перитектоидным реакциям: а) заявляемого CuGaCr₂Se₅ при температуре 1050°С и б) по прототипу Cu_0,5Ga_0,5Cr₂Se₄ при температуре 1075°С.

Ниже приведены примеры получения заявленного материала предложенных составов.

Пример 1. Навески 0,1005 г меди,0,1103 г галлия, 0,1645 г хрома и 0,6246 г селена, что соответствует по составу CuGaCr₂Se₅. Полученный образец имеет температуру Кюри Т_с=318 К.

Пример 2 (по прототипу). Навески 0,0667 меди, 0,0732 галлия, 0,2119 хрома и 0,6482 селена, что соответствует по составу Cu_0,5Ga_0,5Cr₂Se₄. Полученный образец имеет температуру Кюри Т_с=323 К.

Магнитные и электрофизические характеристики четверного соединения CuGaCr₂Se₅ следующие: T_C=318 К; удельное сопротивление ρ_77K=0,5 Ом/см при 77 К и ρ_{300 K}=2·10^-3 Ом/см при 300 К.

Уникальное сочетание ферромагнитных и полупроводниковых свойств делают его перспективным материалом для широкого практического использования.

Изобретение может быть использовано в микроэлектронике. Магнитный полупроводниковый материал представляет собой соединение селенида меди, галлия и хрома, соответствующее химической формуле CuGaCr₂Se₅, и характеризуется температурой Кюри 318 К. Изобретение позволяет получить материал с температурой Кюри выше комнатной, обладающий как ферромагнитными, так и полупроводниковыми свойствами. 1 ил.

Магнитный полупроводниковый материал, характеризующийся температурой Кюри 318 К, который включает медь, галлий, хром и селен, представляет собой четверное соединение селенида меди, галлия и хрома и отвечает формуле CuGaCr₂Se₅.