ферромагнитный полупроводниковый материал с высокой температурой кюри

Формула изобретения

Ферромагнитный полупроводниковый материал, включающий хром, теллур и индий, который представляет собой тройное соединение теллурида индия и хрома и отвечает формуле In₇Сr₆Те₁₆.

Описание изобретения к патенту

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

Вышеуказанные тройные теллуриды хрома и индия относятся к классу халькохромитов элементов шестой группы Периодической системы.

Наиболее интересным с практической точки зрения из этого класса веществ являются халькохромиты меди [Белов К. П., Третьяков Ю.Д. и др. Магнитные полупроводниковые халькогенидные шпинели, М. , Изд-во МГУ, 1981, с. 279], обладающие температурой магнитного упорядочения (температура Кюри) выше комнатной. Эти халькохромиты характеризуются тем, что они кристаллизуются в кубической сингонии с кристаллической структурой типа шпинели. Данные халькохромиты могут быть получены многократной прокалкой при соответствующих количествах элементарных веществ в эвакуированных кварцевых ампулах.

К недостаткам описанных выше халькохромитов меди относится то, что они не могут быть использованы при создании элементов памяти, поскольку не обладают полупроводниковой проводимостью, что не позволяет при использовании их в электронных приборах применять для их управления одновременно электрическое и магнитное поле.

Ближайшим техническим решением поставленной задачи является ферримагнитный полупроводниковый материал - тетротеллуридтрихрома и железа, имеющий температуру Кюри выше комнатной (SU 2142521, 1999 г.).

Этот материал обладает одновременно полупроводниковыми и ферримагнитными свойствами и содержит в твердом растворе дителлурид железа.

К недостаткам прототипа относятся:

- он является ферримагнетиком, а не ферромагнетиком;

- низкая температура Кюри из-за высокого содержания железа;

- тетрателлуридтрихрома и железа представляет собой твердый раствор, что не обеспечивает стабильные эксплуатационные характеристики полупроводникового материала.

До настоящего времени не было найдено халькохромита элементов третьей группы, обладающего ферромагнитными свойствами при температуре выше комнатной.

Согласно изобретению указанная цель достигается тем, что предлагается ферромагнитный полупроводниковый материал, включающий хром, теллур и индий, который представляет собой тройное соединение теллурида индия и хрома и отвечает формуле In₇Cr₆Te₁₆.

Тройной теллурид индия и хрома получают путем взаимодействия стехиометрических количеств в эвакуированной кварцевой ампуле при температуре 950^oС с последующим отжигом при 600^oС в течение 800 часов. Выход поликристаллического продукта 99,9%.

Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является то, что ферромагнитный материал представляет собой тройное соединение индия, хрома и теллура при вышеуказанном соотношении компонентов.

Пример.

Тройной теллурид индия и хрома In₇Cr₆Te₁₆ имеет перитектоидный характер образования и может быть получен следующим образом.

Навески 0,02546 г индия, 0,0988 г хрома и 0,6466 г теллура (что соответствует стехиометрическому составу тройного теллурида индия и хрома, содержащего 30 мол.% Cr₂Te₃ и 70 мол.% InTe) загружают в кварцевые ампулы. Ампулы откачивают до остаточного давления 210^-3 Па, отпаивают и помещают в печь, температуру которой медленно (20 град/час) повышают до 950^oС и выдерживают при этой температуре 170 час, затем медленно охлаждают до комнатной. После синтеза образцы растирают в агатовой ступке, вновь загружают в кварцевые ампулы, которые затем откачивают, отпаивают и отжигают при 600^oС 800 час. Выход тройного теллурида индия и хрома составляет 0,9990 г (99,9%).

Параметры полученной фазы контролируют по данным дифференциально-термического анализа и рентгенофазового анализа (на рентгенограмме отсутствовали линии, характерные для InTe и Cr₂Те₃, а также линии, характерные для In, Те и Cr). Эти данные свидетельствуют о том, что полученный тройной теллурид индия и хрома однофазен.

В результате измерения электропроводности установлено, что при Т=300К электропроводность =3,210² см/см, а при Т=77К = 4,3 см/см.

Кривая температурной зависимости намагниченности тройного теллурида индия и хрома с составом In₇Cr₆Te₁₆ свидетельствует о том, что полученные образцы являются ферромагнетиками с температурой Кюри 330 К. По сравнению с ближайшими аналогами тройной теллурид индия и хрома отличается тем, что он обладает и полупроводниковыми свойствами, что установлено по температурной зависимости удельного сопротивления при различных температурах.

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