JP7841774B2 - Ｇａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料、製造および応用 - Google Patents

Ｇａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料、製造および応用

Info

Publication number
JP7841774B2
JP7841774B2 JP2024559114A JP2024559114A JP7841774B2 JP 7841774 B2 JP7841774 B2 JP 7841774B2 JP 2024559114 A JP2024559114 A JP 2024559114A JP 2024559114 A JP2024559114 A JP 2024559114A JP 7841774 B2 JP7841774 B2 JP 7841774B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
powder
magnetic crystal
zone
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2024559114A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2025511696A (ja
Inventor
常海欣
張高節
武浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Publication of JP2025511696A publication Critical patent/JP2025511696A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7841774B2 publication Critical patent/JP7841774B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/06—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
    • C01B19/002—Compounds containing, besides selenium or tellurium, more than one other element, with -O- and -OH not being considered as anions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B9/00—Single-crystal growth from melt solutions using molten solvents
    • C30B9/04—Single-crystal growth from melt solutions using molten solvents by cooling of the solution
    • C30B9/06—Single-crystal growth from melt solutions using molten solvents by cooling of the solution using as solvent a component of the crystal composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045—Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/20—Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/32—Thermal properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/42—Magnetic properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Description

本発明は、ナノ粒子磁性材料の製造技術に属し、より詳しくは、Ｇａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料、製造および応用に関する。
磁性は、帯電素粒子の移動およびスピン回転によって生じられ、データストレージや生物医学イメージングなどの重要なテクノロジーに科学革命をもたらし、今後も新たな材料の開発やデバイスの小型化において新たな現象をもたらし続けるであろう。強磁性材料は、３次元空間で強磁性の秩序状態を示すことができるが、Ｍｅｒｍｉｎ－Ｗａｇｎｅｒ定理の理論限界により、二次元系で固有の強磁性材料を探索するのは困難である。この定理は、熱力学的ゆらぎがすべての秩序状態を破壊するため、二次元等方性ハイゼンベルグスピン系では長距離磁気秩序が不可能であることを厳密に証明している。最近まで、二次元強磁性材料に関する実験研究は画期的な進歩を遂げた。ここ数年だけでも、ＣｒＩ３、Ｃｒ２Ｇｅ２Ｔｅ６、ＦｅｎＧｅＴｅ２（ｎ＝３、４、５）などのファンデルワールス構造を有する二次元ファンデルワールス結晶を用いて強磁性秩序化現象が観察された。この一連の二次元ファンデルワールス強磁性結晶とそのヘテロ構造には、豊富な物理機構と興味深い電子特性が含まれているだけでなく、量子異常ホール効果や量子異常ホール効果などのさまざまな特異な量子効果の研究分野が開拓され、多機能量子デバイスを実現するための材料基盤を提供することにも期待されている。
しかし、最近に発見された二次元ファンデルワールス固有の磁性結晶により、固有の二次元磁性や、トンネル電子磁気検出、スピン量子センサー、巨大トンネル磁気抵抗、スピンエレクトロニクスなどのさまざまな多機能スピントロニクスデバイスの発展が促進されたが、キュリー温度はいずれも非常に低いため、これらのデバイスは依然として室温よりかなり低い温度条件でしか動作できない。したがって、超室温キュリー温度、大きな飽和磁気モーメント、大きな垂直磁気異方性を有する固有二次元ファンデルワールス磁性結晶を製造し、それらに基づいて動作可能な二次元量子デバイスを実現することには、依然として課題が残されている。
本発明の目的は、上述した問題を解決するためのＧａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料および製造方法を提供することである。本発明によって、Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）とＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）の高品質のＧａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶を製造することができる。本発明によって製造されたＦｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）およびＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）結晶はいずれもファンデルワールス構造を有し、数層（少数層）まで剥離しやすく、且つキュリー温度はそれぞれ３３０～３６７Ｋ、３２０～３４５Ｋと室温より高く、飽和磁気モーメントはそれぞれ５０～５７．２ｅｍｕ／ｇ、８０～８８．５ｅｍｕ／ｇであることを実現できた。Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）単結晶の垂直磁気異方性は、３．２５×１０５～４．７９×１０５Ｊ／ｍ３にも達することができる。また、機械的剥離により二次元のＦｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）およびＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）ナノシートの厚さは、ナノメートルスケールになり、横方向のサイズはマイクロメートルスケールになるので、現在のさまざまなマイクロナノ加工技術に適しており、さまざまな多機能二次元量子デバイスの作製に使用できる。さらに、本発明のＧａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料の製造方法は簡単で、コストも低く、プロセス安定性が良好である。本発明は、Ｇａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶に基づく様々な多機能二次元量子デバイスの開発および実用化に期待できる。
本発明の第１観点から、Ｇａ系ファンデルワールス強磁性結晶材料を提供し、前記強磁性結晶材料がＦｅ３－ａＧａｂＴｅ２、ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２である強磁性結晶材料、または、前記強磁性結晶材料がＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２、ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５である強磁性結晶材料であり、前記Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２強磁性結晶のＦｅ３－ａＧａｂＴｅ２化合物および前記Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２強磁性結晶のＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２化合物はいずれも価数０の鉄原子を含有し、前記Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２強磁性結晶および前記Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ強２磁性結晶のキュリー温度はそれぞれ３３０～３６７Ｋと３２０～３４５Ｋであり、前記Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２強磁性結晶および前記Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２強磁性結晶は、それぞれのキュリー温度以下で磁性を示す。
好ましくは、前記Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２強磁性結晶およびＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２強磁性結晶の飽和磁気モーメントが、それぞれ５０～５７．２ｅｍｕ／ｇおよび８０～８８．５ｅｍｕ／ｇである。
本発明のもう一つの観点から、強磁性結晶の製造方法を提供し、Ｆｅ粉末、ＧａブロックおよびＴｅ粉末を均一且つ十分に混合し、前記Ｆｅ粉末およびＧａブロックの物質量の和がＴｅ粉末の物質量に等しく、前記Ｆｅ粉末の物質量は、Ｆｅ粉末とＧａブロックの物質量の和の４０％～６０％である、ステップ（１）と、ステップ（１）で得られた混合物を収容した容器を真空する、ステップ（２）と、前記混合物を加熱し、加熱温度が９５０～１０５０℃であり、加熱後に降温し、結晶成長プロセス中に０．５～１．５℃／ｈの速度で降温し、Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２強磁性結晶を得るステップであって、ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２である、ステップ（３）と、を含む。
好ましくは、加熱時間は２４ｈ～４８ｈである。
好ましくは、前記降温は、まず、７０～１７０℃／ｈの速度で８８０℃まで急冷した後、０．５～１．５℃／ｈの速度で７８０℃までゆっくり冷却し、その後、自然冷却する。
本発明のもう一つの観点から、強磁性結晶の製造方法を提供し、Ｆｅ粉末、Ｇｅ粉末、Ｇａブロック、Ｔｅ粉末およびＩ２粒子を均一且つ十分に混合し、前記Ｆｅ粉末の物質量、Ｇｅ粉末とＧａブロックの物質量の和、およびＴｅ粉末の物質量の比は４：１：２であり、前記Ｇｅ粉末の物質量は、Ｇｅ粉末とＧａブロックの物質量の和の４０％～６０％である、ステップ（１）と、ステップ（１）で得られた混合物を収容した容器を真空する、ステップ（２）と、混合物を収容した容器の部分は、二重温度ゾーン管状炉内の高温原料ゾーンに配置され、混合物を収容していない容器の部分は、二重温度ゾーン管状炉内の低温結晶ゾーンに配置され、前記高温原料ゾーンの温度は９５０～１０５０℃であり、前記低温結晶ゾーンの温度は６００～７００℃であり、前記Ｉ２粒子は輸送剤として使用され、混合物を低温結晶化ゾーンに輸送して反応させてＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２磁性結晶を得るステップであって、ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５であるステップ（３）と、を含む。
好ましくは、ステップ（３）では、反応時間は１６８ｈ～３３０ｈである。
好ましくは、容器の容積に対するＩ２粒子の質量は３～９ｍｇ／ｃｍ３。
本発明のもう一つの観点から、二次元量子デバイスにおける前記Ｇａ系ファンデルワールス磁性結晶材料の応用を提供する。
好ましくは、前記二次元量子デバイスは異常ホールデバイスまたは電気制御磁気デバイスである。
既存の技術と比較して、本発明の技術的解決策は、主に以下の技術的利点を有する。
（１）セルフフラックス法を用いて、結晶化温度付近まで徐冷して成長したＦｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）ブロックの単結晶の純度が高く、剥離もしやすいため、数層（層数の少ない）の二次元ナノシートが得られ、そのサイズはフォトリソグラフィーなどのマイクロ・ナノ加工技術に適しており、さまざまな多機能二次元量子デバイスの作製に適する。
（２）化学蒸気輸送法を利用し、ヨウ素を輸送剤として、一定の温度で、石英アンプル瓶の低温結晶ゾーンに成長したＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）単結晶の純度が高く、剥離もしやすいため、数層（層数の少ない）の二次元ナノシートが得られ、そのサイズはフォトリソグラフィーなどのマイクロ・ナノ加工技術に適しており、さまざまな多機能二次元量子デバイスの作製に適する。
（３）Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）の場合、高融点のＦｅを溶解するためのフラックスとして十分に過剰なＧａおよびＴｅが必要であるため、請求の範囲に記載される原料使用量の比を採用する。その中で、Ｇａがより重要な役割を果たすため、原料中のＦｅとＧａの物質量の関係がさらに定義されている。Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）の場合、ヨウ素元素が化合物に係る４つの元素を輸送する効率が異なるため、請求の範囲に記載される原料使用量の比を採用する。例えば、Ｇｅと比較して、Ｇａは輸送が難しいため、化合物Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）中のＧａの物質量がＧｅよりもはるかに少ない場合でも、原料に過剰なＧａを投入する必要がある。
（４）本発明により製造されたＧａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）およびＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）単結晶のキュリー温度はそれぞれ３３０～３６７Ｋおよび３２０～３４５Ｋである。この超室温強磁性は、両方の材料に含まれる０価の鉄原子に由来し、Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）磁性結晶のＦｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）化合物に１つの鉄原子が０価であり、０価の鉄原子（すなわち、鉄元素）のキュリー温度の理論値が１０４３Ｋに達する。しかし、化合物では、Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）およびＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）単結晶と鉄元素の結晶構造の違いによりキュリー温度が低下するが、それでも３００Ｋより高く、既知のほとんどのファンデルワールス磁性結晶よりも高い。
（５）本発明により製造されたＧａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶は、いずれも大きな飽和磁気モーメントを有する。具体的に、Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）単結晶の飽和磁気モーメントは５０～５７．２ｅｍｕ／ｇであり、Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）単結晶の飽和磁気モーメントは８０～８８．５ｅｍｕ／ｇであり、既知のほとんどの二次元ファンデルワールス磁性結晶よりも高い。
（６）本発明により製造されたＧａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）は大きな垂直磁気異方性を有し、３００Ｋでの垂直磁気異方性は３．２５×１０５～４．７９×１０５Ｊ／ｍ３と高く、広く使用されているほとんどの強磁性薄膜材料よりも高い。
（７）Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）およびＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）単結晶を機械的に剥離することで得られた二次元のナノシートのサイズは、マイクロメートルスケールであり、厚さはナノメートルスケールであり、材料のフォトリソグラフィーなどのマイクロ・ナノ加工プロセスに適しており、異常ホール素子や電気制御磁性素子などを実現することができ、二次元量子デバイスの分野で幅広い応用が期待できる。
実施形態１におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３ＧａＴｅ２単結晶のＸ線回折パターンである。 実施形態４におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２単結晶のＸ線回折パターンである。 実施形態１におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３ＧａＴｅ２ナノシートのエネグリースペクトル元素分布図である。 実施形態４におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２ナノシートのエネグリースペクトル元素分布図である。 実施形態１におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３ＧａＴｅ２単結晶の自発磁化曲線、面外磁場、および異なる温度でのヒステリシス曲線である。 実施形態４におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２単結晶の自発磁化曲線、面外磁場、および異なる温度でのヒステリシス曲線である。 実施形態１におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３ＧａＴｅ２ナノシートの異常ホール素子と超室温異常ホール効果を示す図である。 実施形態４におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２ナノシートの異常ホール素子と超室温異常ホール効果を示す図である。 実施形態１におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３ＧａＴｅ２単結晶の面内磁場、３００Ｋでのヒステリシス曲線を示す図である。 実施形態１におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３ＧａＴｅ２単結晶の電気制御磁化曲線図である。
本発明の目的、技術的解決策および利点をより明確にするために、添付の図面および実施形態を参照して、以下で本発明をさらに詳細に説明する。ここで説明される特定の実施形態は、本発明を説明するためにのみ使用され、本発明を限定することを意図するものではないことを理解されたい。また、以下に説明する本発明の様々な実施形態に係る技術的特徴は、互いに矛盾しない限り、互いに組み合わせることができる。
本発明は、Ｇａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料とその製造方法を提示しており、前記材料の製造方法は、以下である。
Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）について
１）ステップ１：石英アンプル瓶の底部に、特定のモル比のＦｅ粉末（純度９９．９９％）、Ｇａブロック（純度９９．９９９％）、Ｔｅ粉末（純度９９．９９９％）を入れる。特定のモル比とは、Ｆｅ粉末とＧａブロックとの物質量の和がＴｅ粉末の物質量に等しいことを意味しており、なお、本実施形態では、前記Ｆｅ粉末の物質量は、Ｆｅ粉末とＧａブロックの物質量の和の４０％～６０％を占める。
２）ステップ２：アンプル瓶を真空にして密封する。
３）ステップ３：アンプル瓶をマッフル炉に置き、１～５時間内に温度を９５０～１０５０℃まで昇温し、１～２日間保温し、その後、８８０℃まで急冷して、０．５～１．５℃／ｈの速度で７８０℃までゆっくり冷却する。その後、プログラム（実行ステップ）は終了し、アンプル瓶はマッフル炉において室温まで自然冷却する。
Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）について
１）ステップ１：石英アンプル瓶の底部に、特定のモル比のＦｅ粉末（純度９９．９９％）、Ｇｅ粉末（純度９９．９９９％）、Ｇａブロック（純度９９．９９９％）、Ｔｅ粉末（純度９９．９９９％）、および特定質量のＩ２粒子（純度９９．９９％）を入れる。特定のモル比とは、前記Ｆｅ粉末の物質量、Ｇｅ粉末およびＧａブロックの物質量の和、およびＴｅ粉末の物質量の比は、４：１：２であることを意味しており、本実施形態では、前記Ｇｅ粉末の物質量は、Ｇｅ粉末およびＧａブロックの物質量の和の４０％～６０％を占める。
２）ステップ２：アンプル瓶を真空にして密封する。
３）ステップ３：アンプル瓶を二重温度ゾーン管状炉（２つの加熱ゾーンを備える管状炉）内に置く。原料端は高温の原料ゾーン（高温ゾーン）であり、もう一方の端は低温の結晶化ゾーン（低温ゾーン）である。１～５時間内に、高温ゾーンと低温ゾーンとをそれぞれ９５０～１０５０℃と、６００～７００℃とに加熱し、１～２週間保温後、室温まで自然冷却する。
ある実施形態では、前記Ｇａブロックのサイズは１～１０ｍｍであり、容積は０．１～０．５ｃｍ３である。前記Ｉ２粒子径の範囲は１～３ｍｍであり、容器の容積に対する前記Ｉ２粒子の質量は、３～９ｍｇ／ｃｍ３であり、前記Ｆｅ、Ｇｅ、Ｔｅ粉末のサイズは１００～３００メッシュである。
ある実施形態では、前記石英管を真空して密封する過程（真空封止プロセス）は以下のようである。機械ポンプを使用して１Ｐａ以下まで真空し、純度９９．９９９％のアルゴンガスで３回洗浄して石英管内の酸素を除去し、最後に、酸水素炎でガラス管の封じ切りを行う。
ある実施形態では、Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）を成長させるための石英アンプル瓶の管直径は２ｃｍであり、長さは１０ｃｍである。Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）を成長させる石英アンプル瓶の管直径は２～５ｃｍであり、長さは４０ｃｍである。
ある実施形態では、前記Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）およびＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）の結晶材料のサイズはそれぞれ２～３×１～２×０．１～０．５ｍｍ、６×４×０．１～０．５ｍｍである。
本発明のＧａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料およびその製造方法によって製造されたＦｅ３－ａＧａｂＴｅ２（ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２）およびＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２（ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５）の強結晶材料はいずれも高品質の室温強磁性化合物であり、ファンデルワールス構造を有しているため、機械的に剥離しやすく、且つ銀白色を呈し、表面が平坦で厚みが比較的に薄い二次元ナノ結晶に剥がすことができる。そのため、本発明は、多機能の二次元量子デバイスの作製に使用でき、前記材料はいずれも単結晶である。
本発明のＧａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料および製造方法について、以下の具体的な実施形態および図面を参照しながら、詳細に説明する。
実施形態１
１）高純度Ｆｅ粉末、ＧａブロックおよびＴｅ粉末をモル比１：１：２で秤量し、石英アンプル瓶の底部に投入した後、真空して密封する。
２）密封されたアンプル瓶をマッフル炉内に置く。１時間をかけて１０００℃まで昇温し、１日間保温し、１００℃／ｈの速度で８８０℃まで急冷し、１℃／ｈの速度で７８０℃までゆっくり冷却する。その後、プロセスを終了し、アンプル瓶を炉内で室温まで自然冷却し、Ｆｅ３ＧａＴｅ２の単結晶を得る。
実施形態２
１）高純度のＦｅ粉末、ＧａブロックおよびＴｅ粉末をモル比０．８：１．２：２で秤量し、石英アンプル瓶の底部に投入した後、真空して密封する。
２）密封されたアンプル瓶をマッフル炉内に置く。１時間をかけて１０００℃まで昇温し、１日間保温し、１００℃／ｈの速度で８８０℃まで急冷し、１℃／ｈの速度で７８０℃までゆっくり冷却する。その後、プロセスを終了し、アンプル瓶を炉内で室温まで自然冷却し、Ｆｅ２．９Ｇａ１．２Ｔｅ２の単結晶を得る。
実施形態３
１）高純度のＦｅ粉末、ＧａブロックおよびＴｅ粉末をモル比１．２：０．８：２で秤量し、石英アンプル瓶の底部に投入した後、真空して密封する。
２）密封されたアンプル瓶をマッフル炉内に置く。１時間をかけて１０００℃まで昇温し、１日間保温し、１００℃／ｈの速度で８８０℃まで急冷し、１℃／ｈの速度で７８０℃までゆっくり冷却する。その後、プロセスを終了し、アンプル瓶を炉内で室温まで自然冷却し、Ｆｅ３．３Ｇａ０．８Ｔｅ２の単結晶を得る。
実施形態４
１）高純度のＦｅ粉末、Ｇｅ粉末、Ｇａブロック、Ｔｅ粉末および０．３ｇＩ２粒子をモル比８：１：１：４で秤量し、石英アンプル瓶の底部に投入した後、真空して密封する。
２）密封されたアンプル瓶を二重温度ゾーン管状炉内に置き、原料端は高温の原料ゾーン（高温ゾーン）であり、もう一方の端は低温の結晶化ゾーン（低温ゾーン）である。１時間以内に、高温ゾーンと低温ゾーンをそれぞれ１０００℃、６５０℃まで加熱し、２週間保温した後、室温まで自然冷却し、結晶化ゾーンにおいてＦｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２の単結晶を得る。
実施形態５
１）高純度のＦｅ粉末、Ｇｅ粉末、Ｇａブロック、Ｔｅ粉末および０．３ｇＩ２粒子をモル比８：１．２：０．８：４で秤量し、石英アンプル瓶の底部に投入した後、真空して密封する。
２）密封されたアンプル瓶を二重温度ゾーン管状炉内に置き、原料端は高温の原料ゾーン（高温ゾーン）であり、もう一方の端は低温の結晶化ゾーン（低温ゾーン）である。１時間以内に、高温ゾーンと低温ゾーンをそれぞれ１０００℃、６５０℃まで加熱し、２週間保温した後、室温まで自然冷却し、結晶化ゾーンにおいてＦｅ５．２ＧｅＧａ０．０１Ｔｅ２の単結晶を得る。
実施形態６
１）高純度のＦｅ粉末、Ｇｅ粉末、Ｇａブロック、Ｔｅ粉末および０．３ｇＩ２粒子をモル比８：０．８：１．２：４で秤量し、石英アンプル瓶の底部に投入した後、真空して密封する。
２）密封されたアンプル瓶を二重温度ゾーン管状炉内に置き、原料端は高温の原料ゾーン（高温ゾーン）であり、もう一方の端は低温の結晶化ゾーン（低温ゾーン）である。１時間以内に、高温ゾーンと低温ゾーンをそれぞれ１０００℃、６５０℃まで加熱し、２週間保温した後、室温まで自然冷却し、結晶化ゾーンにおいてＦｅ４．８ＧｅＧａ０．５Ｔｅ２の単結晶を得る。
図１はＦｅ３ＧａＴｅ２単結晶のＸ線回折パターンであり、理論的なＸ線回折パターンと比較すると、Ｆｅ３ＧａＴｅ２単結晶のＸ線回折パターンの等間隔の回折ピークが（００１）結晶面に対応し、不純物ピークは観察されない。これは、合成されたＦｅ３ＧａＴｅ２単結晶が高い結晶品質と厳密な成長配向性を有することを示している。図２はＦｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２単結晶のＸ線回折パターンであり、理論的なＸ線回折パターンと比較すると、Ｆｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２単結晶のＸ線回折パターンの等間隔の回折ピークが（００１）結晶面に対応し、不純物ピークは観察されない。これは、合成されたＦｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２単結晶が高い結晶品質と厳密な成長配向性を有することを示している。図３はＦｅ３ＧａＴｅ２ナノシートのエネグリースペクトル元素分布図である。エネルギースペクトル分析により、Ｆｅ、Ｇａ、Ｔｅの３つの元素がＦｅ３ＧａＴｅ２に均一に分布していることがわかる。図４はＦｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２ナノシートのエネグリースペクトル元素分布図であり、エネルギースペクトル分析により、Ｆｅ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｔｅの４つの元素がＦｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２に均一に分布していることがわかる。図５はＦｅ３ＧａＴｅ２単結晶の自発磁化曲線、面外磁場、および異なる温度でのヒステリシス曲線であり、Ｆｅ３ＧａＴｅ２単結晶の固有の超室温強磁性と大きな飽和磁気モーメントを有することを示している。図６はＦｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２単結晶の自発磁化曲線、面外磁場、および異なる温度でのヒステリシス曲線であり、Ｆｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２単結晶の固有の超室温強磁性と大きな飽和磁気モーメントを有することを示している。図７はＦｅ３ＧａＴｅ２ナノシートの異常ホール素子と超室温異常ホール効果を示しており、Ｆｅ３ＧａＴｅ２単結晶の易剥離特性、固有の超室温強磁性、二次元量子デバイスの応用可能性を示している。図８はＦｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２ナノシートの異常ホール素子と超室温異常ホール効果を示しており、Ｆｅ５ＧｅＧａ０．１Ｔｅ２単結晶の易剥離特性、固有の超室温強磁性、二次元量子デバイスの応用可能性を示している。図９は実施形態１におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３ＧａＴｅ２単結晶の面内磁場、３００Ｋでのヒステリシス曲線を示している。この図により、３００ＫにおけるＦｅ３ＧａＴｅ２の垂直磁気異方性が４．７９×１０５Ｊ／ｍ３に達することが計算できる。図１０は実施形態１におけるＧａ系二次元ファンデルワールス室温強磁性結晶Ｆｅ３ＧａＴｅ２単結晶の電気制御磁化曲線図である。これは、デバイスを流れる電流がサンプルのホール抵抗に大きな調整効果を及ぼすことを示しており、二次元量子デバイスの分野での応用の可能性を示している。
当業者であれば、上記の説明は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解でき、精神および原則の範囲内で行われるいかなる修正、等価な置換および改良等はいずれも本発明の保護範囲に含まれている。

Claims (10)

  1. Ｇａ系ファンデルワールス磁性結晶材料であって、前記磁性結晶材料がＦｅ３－ａＧａｂＴｅ２、ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２である磁性結晶材料、または、前記磁性結晶材料がＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２、ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５である磁性結晶材料であり、
    前記Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２磁性結晶のＦｅ３－ａＧａｂＴｅ２化合物および前記Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２磁性結晶のＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２化合物はいずれも価数０の鉄原子を含有し、
    前記Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２磁性結晶および前記Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２磁性結晶のキュリー温度はそれぞれ３３０～３６７Ｋと３２０～３４５Ｋであり、前記Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２磁性結晶および前記Ｆｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２磁性結晶は、それぞれのキュリー温度以下で磁性を示す、ことを特徴とするＧａ系ファンデルワールス磁性結晶材料。
  2. 前記Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２磁性結晶およびＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２磁性結晶の飽和磁気モーメントが、それぞれ５０～５７．２ｅｍｕ／ｇおよび８０～８８．５ｅｍｕ／ｇである、ことを特徴とする請求項１に記載のＧａ系ファンデルワールス磁性結晶材料。
  3. 磁性結晶の製造方法であって、
    Ｆｅ粉末、ＧａブロックおよびＴｅ粉末を十分に混合し、前記Ｆｅ粉末およびＧａブロックの物質量の和がＴｅ粉末の物質量に等しく、前記Ｆｅ粉末の物質量は、Ｆｅ粉末とＧａブロックの物質量の和の４０％～６０％である、ステップ（１）と、
    ステップ（１）で得られた混合物を収容した容器を真空する、ステップ（２）と、
    前記混合物を加熱し、加熱温度が９５０～１０５０℃であり、加熱後に、結晶成長プロセス中に０．５～１．５℃／ｈの速度で降温し、Ｆｅ３－ａＧａｂＴｅ２磁性結晶を得るステップであって、ａ＝－０．３～０．１、ｂ＝０．８～１．２である、ステップ（３）と、を含むことを特徴とする磁性結晶の製造方法。
  4. 加熱時間は２４ｈ～４８ｈである、ことを特徴とする請求項３に記載の磁性結晶の製造方法。
  5. 前記降温は、まず、７０～１７０℃／ｈの速度で８８０℃まで急冷した後、０．５～１．５℃／ｈの速度で７８０℃までゆっくり冷却し、その後、自然冷却する、ことを特徴とする請求項３に記載の磁性結晶の製造方法。
  6. 磁性結晶の製造方法であって、
    Ｆｅ粉末、Ｇｅ粉末、Ｇａブロック、Ｔｅ粉末およびＩ２粒子を十分に混合し、前記Ｆｅ粉末の物質量、Ｇｅ粉末とＧａブロックの物質量の和、およびＴｅ粉末の物質量の比は４：１：２であり、前記Ｇｅ粉末の物質量は、Ｇｅ粉末とＧａブロックの物質量の和の４０％～６０％である、ステップ（１）と、
    ステップ（１）で得られた混合物を収容した容器を真空する、ステップ（２）と、
    混合物を収容した容器の部分は、二重温度ゾーン管状炉内の高温原料ゾーンに配置され、混合物を収容していない容器の部分は、二重温度ゾーン管状炉内の低温結晶ゾーンに配置され、前記高温原料ゾーンの温度は９５０～１０５０℃であり、前記低温結晶ゾーンの温度は６００～７００℃であり、前記Ｉ２粒子は輸送剤として使用され、前記混合物を低温結晶化ゾーンに輸送して反応させてＦｅ５－ｃＧｅＧａｄＴｅ２磁性結晶を得るステップであって、ｃ＝－０．２～０．２、ｄ＝０．０１～０．５であるステップ（３）と、を含むことを特徴とする磁性結晶の製造方法。
  7. ステップ（３）では、反応時間は１６８ｈ～３３０ｈである、ことを特徴とする請求項６に記載の磁性結晶の製造方法。
  8. 容器の容積に対するＩ２粒子の質量は３～９ｍｇ／ｃｍ３、ことを特徴とする請求項６に記載の磁性結晶の製造方法。
  9. 請求項１または請求項２に記載のＧａ系ファンデルワールス磁性結晶材料を用いる二次元量子デバイス。
  10. 前記二次元量子デバイスは異常ホールデバイスまたは電気制御磁気デバイスである、ことを特徴とする請求項９に記載の二次元量子デバイス。
JP2024559114A 2022-07-19 2022-12-03 Ｇａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料、製造および応用 Active JP7841774B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210849612.2A CN115354396B (zh) 2022-07-19 2022-07-19 Ga基范德华室温铁磁晶体材料、制备与应用
CN202210849612.2 2022-07-19
PCT/CN2022/136400 WO2024016560A1 (zh) 2022-07-19 2022-12-03 Ga基范德华室温铁磁晶体材料、制备与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2025511696A JP2025511696A (ja) 2025-04-16
JP7841774B2 true JP7841774B2 (ja) 2026-04-07

Family

ID=84032069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2024559114A Active JP7841774B2 (ja) 2022-07-19 2022-12-03 Ｇａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料、製造および応用

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12145842B2 (ja)
EP (1) EP4560056A1 (ja)
JP (1) JP7841774B2 (ja)
KR (1) KR102867066B1 (ja)
CN (1) CN115354396B (ja)
WO (1) WO2024016560A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115354396B (zh) * 2022-07-19 2023-08-25 华中科技大学 Ga基范德华室温铁磁晶体材料、制备与应用
CN115867113A (zh) * 2022-12-26 2023-03-28 华中科技大学 基于Ga基二维铁磁体异质结的自旋轨道矩器件及制备方法
CN118330522B (zh) * 2024-03-03 2025-11-21 中南大学 Fe5GeTe2材料的应用、磁阻角度传感器及其应用
CN118073082B (zh) * 2024-04-19 2024-08-13 西安交通大学 一种二维室温铁磁纳米片及其制备方法和应用
CN119162670B (zh) * 2024-08-23 2025-05-30 华中科技大学 多元合金二维范德华Ga基磁性晶体、制备与应用
CN119277954B (zh) * 2024-09-27 2025-11-21 华中科技大学 一种基于Ga基超室温范德华铁磁材料的电控磁性器件及制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100476321B1 (ko) * 2002-01-24 2005-03-10 조성래 전이금속이 치환된 강자성반도체 단결정
CN1252741C (zh) * 2002-11-13 2006-04-19 中国科学院物理研究所 一种具有高应变形状记忆效应的磁性带材及制备方法
US8591669B2 (en) 2004-11-23 2013-11-26 University Of Maryland Method of texturing polycrystalline iron/gallium alloys and compositions thereof
WO2021183049A1 (en) * 2020-03-10 2021-09-16 National University Of Singapore A new class of 3d materials generated from layered materials
CN111593402A (zh) * 2020-07-06 2020-08-28 李焱 一种二维铁磁材料Fe3GeTe2和掺Co的Fe3-xCoxGeTe2单晶生长方法
US20230335325A1 (en) * 2020-11-30 2023-10-19 Carnegie Mellon University Field-free spin-orbit torque switching of perpendicularly polarized magnets
CN112921297B (zh) * 2021-01-19 2022-03-15 电子科技大学 一种铁磁二维材料FeGeTe的CVD制备方法
CN115354396B (zh) * 2022-07-19 2023-08-25 华中科技大学 Ga基范德华室温铁磁晶体材料、制备与应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gaojie Zhang、他，Above-room-temperature strong intrinsic ferromagnetism in 2D van der Waals Fe3GaTe2 with large perpendicular magnetic anisotropy，NATURE COMMUNICATIONS ，米国，NATURE COMMUNICATIONS ，2022年08月29日，(2022)13:5067 ，P1-P8，https://doi.org/10.1038/s41467-022-32605-5
Mengmeng Yang、他，Highly Enhanced Curie Temperature in Ga‐Implanted Fe3GeTe2 van der Waals Material，Adv. Quantum Technologies，ドイツ，WILEY-VCH Verlag GmbH，2020年02月01日，2020, 2000017，P1-P6，https://doi.org/10.1002/qute.202000017
Ryan Roemer、他，Robust ferromagnetism in wafer-scale monolayer and multilayer Fe3GeTe2，Nature Partoner Journals，米国，Nature Partoner Journals，2020年10月07日， (2020)33，P1-P7，https://doi.org/10.1038/s41699-020-00167-z
陳 斌、他，層状化合物Fe3GeTe2の合成と磁性，粉体および粉末冶金，JA，粉体粉末冶金協会，2010年05月07日，57巻３号，P172-P176，https://doi.org/10.2497/jjspm.57.172

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240153586A (ko) 2024-10-23
US12145842B2 (en) 2024-11-19
CN115354396A (zh) 2022-11-18
WO2024016560A1 (zh) 2024-01-25
US20240262687A1 (en) 2024-08-08
JP2025511696A (ja) 2025-04-16
EP4560056A1 (en) 2025-05-28
CN115354396B (zh) 2023-08-25
KR102867066B1 (ko) 2025-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7841774B2 (ja) Ｇａ系ファンデルワールス室温強磁性結晶材料、製造および応用
Feygenson et al. Properties of highly crystalline NiO and Ni nanoparticles prepared by high-temperature oxidation and reduction
CN108821246B (zh) 一种硫属化合物纳米片及其制备方法
CN110294463B (zh) 一种过渡族元素掺杂的室温铁磁性二维材料及制备方法
CN111593402A (zh) 一种二维铁磁材料Fe3GeTe2和掺Co的Fe3-xCoxGeTe2单晶生长方法
Shitsevalova Crystal chemistry and crystal growth of rare-earth borides
Liu et al. Thickness‐Dependent Crystal Structure, Synthesis, and Magnetism of Thin Film Chromium Chalcogenides: A Review
CN111206283B (zh) 一种二硒化铬二维材料的制备和应用
Huang et al. Synthesis and formation mechanism of twinned SiC nanowires made by a catalyst-free thermal chemical vapour deposition method
CN114775049B (zh) 一种Cr3Te4非层状二维材料及其制备和应用
Lu et al. Evolution of magnetic phase in two-dimensional van der Waals Mn1− x Ni x PS3 single crystals
CN119913621A (zh) 一种三元磁性硒化物及其单晶体的制备方法
Mei et al. Room-temperature ferromagnetism in Fe-doped SnSe bulk single crystalline semiconductor
Wang et al. Evidence for largest room temperature magnetic signal from Co2+ in antiphase-free & fully inverted CoFe2O4 in multiferroic-ferrimagnetic BiFeO3-CoFe2O4 nanopillar thin films
CN113186590A (zh) 一种厘米级三氧化钼单晶的制备方法
CN111118605B (zh) 一种理想狄拉克半金属Cu2HgSnSe4晶体及其生长方法与应用
CN113307236A (zh) 一种单层或几个单层的CrTe3薄膜及其制备方法
CN115627537A (zh) 一种磁性过渡金属硫族化合物材料FexMnyTaS2晶体及其制备方法
CN117535798A (zh) 一种二碲化钒单晶材料的液相生长方法及应用
KR102057965B1 (ko) 층상형 강자성 금속 및 반도체 소재와 이의 제조방법
Nair et al. Magnetocaloric effect in frustrated magnetic systems: from bulk to nano
CN116040636B (zh) 一种Cr5Si3非层状二维材料及其制备和应用
CN112647129B (zh) 一种NbGe2单晶及其制备方法和应用
CN120024873A (zh) 一种高居里温度的二维范德瓦尔斯铁磁量子材料及其制备方法和应用
CN120866947A (zh) 一种四元铌铁钴硫化物晶体、制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20241003

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250924

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20251104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20251119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20260217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20260318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7841774

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150