CN114167327B - 一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料及其用途，属于单晶材料技术领域，其技术方案要点是：单晶材料为Co9Zn9Mn2单晶，可以将Co9Zn9Mn2单晶应用于制备磁头，还可以将Co9Zn9Mn2单晶应用于制备磁场传感器。本发明的Co9Zn9Mn2单晶材料在很宽的温度范围内，尤其是室温下，对磁场呈线性响应。因此，载有Co9Zn9Mn2单晶材料的磁头和磁场传感器具有优良的温度稳定性，在通过磁效应进行工作时，能够在较大范围内满足电阻随外加磁场变化呈线性响应的要求；并且磁滞很小，能够有效降低磁滞对测量精度的影响，可广泛应用于各个领域。
Description
技术领域
本发明涉及单晶材料技术领域，尤其涉及一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料及其用途。
背景技术
磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。同霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的，在达到稳态时，某—速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等，载流子在两端聚集产生霍尔电场，比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。这种偏转导致载流子的漂移路径增加；或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而使电阻增加，这种现象称为磁阻效应。
单晶是由结构基元在三维空间内呈周期排列而成的固态物质。单向有序的排列决定了它具有均匀性、各向异性、自限性、对称性、最小内能和最大稳定性等特征；因此单晶材料常表现出电、磁、光、热等方面的优异性能，广泛应用于现代工业的诸多领域。
磁传感器是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件。磁传感器分为三类：指南针、磁场感应器、位置传感器；其中，能测地球表面磁场的可以做指南针；磁场传感器可以用在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等。检测一个磁体和磁传感器相互之间有位置变化的是位置传感器，如果位置变化呈线性即为线性传感器，如果位置变化为转动的就是转动传感器。
磁传感器未来的发展趋势有以下几种特点：高灵敏度、抗干扰性、温度稳定性、高频特性和低功耗。磁传感器应用方面包括电流传感器、角度传感器、齿轮传感器、太空环境测量、汽车电子行业、水电、芯片、信息记录行业和指南针等，目前，被检测信号的强度越来越弱，这就需要磁性传感器灵敏度得到极大提高；并且，更多的应用领域要求传感器的工作环境越来越严酷，这就要求磁传感器必须具有很好的温度稳定性。
目前制备的磁传感器应用于各个领域时，磁滞的存在是影响测量精度的最大障碍，且在较宽的温度范围内，获得线性度极高的磁电阻曲线仍存在困难。
为了解决上述问题，在现有技术的基础上提供了一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料及其用途。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料及其用途。Co9Zn9Mn2单晶材料在很宽的温度范围内，尤其是室温下，对磁场呈线性响应，因此，载有Co9Zn9Mn2单晶材料的磁头和磁场传感器具有优良的温度稳定性。在通过磁效应进行工作时，能够在较大范围内满足电阻随外加磁场变化呈线性响应的要求；并且磁滞很小，能够有效降低磁滞对测量精度的影响，可广泛应用于各个领域。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料，所述单晶材料为Co9Zn9Mn2单晶。
本发明提供的具有室温线性磁阻效应的单晶材料可用于制备磁头。
进一步地，所述磁头包括硬盘磁头、薄膜感应磁头和各向异性磁阻磁头。
本发明提供的具有室温线性磁阻效应的单晶材料可用于磁场传感器。
进一步地，所述磁场传感器包括速度传感器、加速度传感器和位置传感器。
综上所述，本发明具有以下有益效果：Co9Zn9Mn2单晶材料在很宽的温度范围内，尤其是室温下，对磁场呈线性响应，因此，载有Co9Zn9Mn2单晶材料的磁头和磁场传感器具有优良的温度稳定性，在通过磁效应进行工作时，能够在较大范围内满足电阻随外加磁场变化呈线性响应的要求；并且磁滞很小，能够有效降低磁滞对测量精度的影响，可广泛应用于各个领域。
附图说明
图1是本发明实施例的Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅰ在不同温度下的磁化曲线；
图2是本发明实施例的Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅱ在不同温度下的磁化曲线；
图3为本发明实施例的Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅰ在不同温度下磁场垂直于样品表面时的电阻随磁场变化曲线；
图4为本发明实施例的Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅰ在不同温度下磁场平行于样品表面时的电阻随磁场变化曲线；
图5为本发明实施例的Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅱ在不同温度下磁场垂直于样品表面时的电阻随磁场变化曲线；
图6为本发明实施例的Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅱ在不同温度下磁场平行于样品表面时的电阻随磁场变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料，其制备方法如下：
S1、按照配比配制好Co、Zn、Mn原料，
S2、将步骤S1中配制好的原料通过球磨机进行充分研磨，然后将研磨后的原料置于石英管内，并将石英管抽为真空状态，然后将抽真空后的石英管进行封管。
S3、将封管后的石英管放入马弗炉，快速升温至1100℃，并保温一段时间，缓慢降温至900℃，淬火，最终得到Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅰ。
实施例2：一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料，其制备方法如下：
S1、按照配比配制好Co、Zn、Mn原料，
S2、将步骤S1中配制好的原料通过球磨机进行充分研磨，然后将研磨后的原料置于石英管内，并将石英管抽为真空状态，然后将抽真空后的石英管进行封管。
S3、将封管后的石英管放入马弗炉，快速升温至1100℃，并保温一段时间，缓慢降温至900℃，淬火，最终得到Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅱ。
如图1和图2所示，通过Co9Zn9Mn2样品Ⅰ和Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅱ在不同温度下的磁化曲线表明，Co9Zn9Mn2单晶材料的磁滞非常小。
如图3-6所示，通过Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅰ和Co9Zn9Mn2单晶样品Ⅱ在不同温度以及不同磁场方向下的电阻随磁场变化曲线表明，在2K及150K温度下，磁场强度由0变化至130000奥斯特，Co9Zn9Mn2单晶样品的电阻与外加磁场均保持线性响应关系；在室温300K下，磁场强度由0变化至50000奥斯特，样品电阻与外加磁场均保持线性响应关系。完全可以满足传感器工作要求磁场范围。
实施例3：将制备得到的Co9Zn9Mn2单晶材料应用于计算机磁头，磁头包括硬盘磁头、薄膜感应磁头和各向异性磁阻磁头。
实施例4：将制备得到的Co9Zn9Mn2单晶材料应用于磁场传感器，磁场传感器包括速度传感器、加速度传感器和位置传感器等。
磁头和磁场感应器利用材料的各种磁效应进行工作，这些装置均要求电阻随外加磁场的变化呈线性响应，Co9Zn9Mn2单晶材料在很宽的温度范围内尤其是室温下，对外加磁场呈线性响应，并且磁滞很小，能够有效降低磁滞对测量精度的影响，并且在较宽的温度范围内，能够获得线性度极高的磁电阻曲线。
在本发明的上述实施例中，Co9Zn9Mn2单晶材料在很宽的温度范围内，尤其是室温下，对磁场呈线性响应。因此，载有Co9Zn9Mn2单晶材料的磁头和磁场传感器具有优良的温度稳定性，在通过磁效应进行工作时，能够在较大范围内满足电阻随外加磁场变化呈线性响应的要求；并且磁滞很小，能够有效降低磁滞对测量精度的影响，可广泛应用于各个领域。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (3)
1.一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料的用途，其特征是：所述单晶材料为Co9Zn9Mn2单晶，所述Co9Zn9Mn2单晶应用于制备磁头以及磁场传感器。
2.根据权利要求1所述的一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料的用途，其特征是：所述磁头包括硬盘磁头、薄膜感应磁头和各向异性磁阻磁头。
3.根据权利要求1所述的一种具有室温线性磁阻效应的单晶材料的用途，其特征是：所述磁场传感器包括速度传感器、加速度传感器和位置传感器。
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