Raud-germaanium-telluurium (tavaliselt Fe₃GeTe₂ või Fe₅GeTe₂) on kõrge-puhtusega Van der Waalsi ferromagnetilise sulami sihtmärgid. Nende peamine kasutusala seisneb kahe-mõõtmeliste ferromagnetiliste õhukeste kilede valmistamises magnetroni pihustamise või molekulaarkiirepitaksia (MBE) abil. Need materjalid, millel on ruumitemperatuuri-ferromagnetismi, perpendikulaarse magnetilise anisotroopia ja häälestatavate Curie temperatuuride kombinatsioon, toimivad spintroonika ja 2D-seadmete tehnoloogia põhikomponentidena.
Raua-germaaniumi-telluuriumisulami sihtmärkide ettevalmistamise meetod
Tooraine ettevalmistamine ja partiide komplekteerimine: valitakse kõrge -puhtusastmega elementaarpulbrid (Fe pulber või suurem kui 99,9%–99,99%, Ge pulber 99,999 või suurem või sellega võrdne, Te pulber 99,99% või suurem%), et vältida ebasoodsate lisandite,-nagu hapnikku ja magnetilisi omadusi,{{} mõjutada negatiivselt. Pulbreid kaalutakse vastavalt sihtstöhhiomeetrilisele suhtele; näiteks Fe3GeTe₂ valmistamisel kasutatakse täpset moolsuhet Fe:Ge:Te=3:1:2. Lisaks, võttes arvesse Te kerget lenduvust kõrgetel temperatuuridel, lisatakse tavaliselt väike liig (nt +0.5% kuni 1%).
Külm isostaatiline pressimine (CIP): ühtlaselt segatud sulamipulber pakitakse painduvasse kesta või täidetakse otse grafiitvormi. See läbib esialgse üheteljelise eelpressimise-etapp, millele järgneb külm isostaatiline pressimine, et saada suhteliselt tihe roheline keha, minimeerides seeläbi deformatsiooni järgneva paagutamisprotsessi ajal.
Vaakum-kuumpresspaagutamine: roheline korpus koos grafiitvormiga asetatakse vaakumkuum{0}}presspaagutamisahju. Kamber evakueeritakse vaakumisse, millele järgneb kontrollitud kuumutustsükkel. Kui sihttemperatuur on saavutatud, rakendatakse ja hoitakse aksiaalset rõhku -koos temperatuuriga-, et hõlbustada elementide vahelisi tahkis{5}}reaktsioone ja moodustada suure-tihedusega puistematerjal. Pärast rõhu vabastamist jahutatakse materjal aeglaselt, et vältida termilise stressi tekitamist sihtmärgis pragude tekitamist.
Töötlemine: paagutatud plokk läbib lõikamise, lihvimise ja poleerimise, et saavutada täpsed mõõtmed, mis on määratletud sihtprojekti joonistel (tavaliselt pinna karedusega Ra < 1,6 μm).
Raua-germaaniumi-telluuriumisulami sihtmärkide rakendused
Spintroonika ja magnetsalvestus: see on peamine ja kõige kriitilisem rakendusvaldkond. Nende ülitõhusate spin-filtreerimisefektide ja spin-injektsioonivõimaluste ärakasutamisel kasutatakse neid materjale üli-kõrge-tihedusega, paisu{5}}pingega-häälestatud spintrooniliste loogikaseadmete ja magnetsalvestuskomponentide uurimisel ja arenduses. Nanoelektromehaanilised ja signaalitöötlusseadmed: Fe₅GeTe₂ õhukesed kiled, võimendavad ruumitemperatuuri-ferromagnetismi, võimaldavad valmistada nanomõõtmelisi tasapinnalisi induktiivpooli ja madalpääsfiltreid. Võrreldes tavaliste seadmetega võimaldavad need struktuurid drastiliselt vähendada suurust, saavutades samal ajal suure jõudlusega{11}}signaali filtreerimise häälestatavate piirsagedustega.
Kvantinformatsioon ja optoelektroonilised seadmed: teatud kindla stöhhiomeetriaga raua-germaaniumisulamitel (nt FeGe₅) on spiraalsed magnetstruktuurid ja topoloogiliselt kaitstud omadused; need omadused leevendavad tõhusalt keskkonnamüra häireid, muutes need ideaalseteks materjalideks kvantteabe salvestamiseks ja töötlemiseks. Lisaks muudab nende erakordne infrapuna reageerimisvõime need väga sobivaks kasutamiseks infrapunatuvastussüsteemides.
Äärmuslik keskkonnatuvastus: erakordse termilise ja keemilise stabiilsusega rauast{0}}germaaniumi-telluuriumisulamist materjalid taluvad äärmuslikult kõrget- ja -madalat temperatuuri keskkonda, mistõttu sobivad need suurepäraselt tipptasemel-rakendusteks, nagu süva{5}}kosmoseuuringud.
Järeldus
Raud-germaanium-telluuriumi (Fe₃GeTe₂) sulamist sihtmärgid on kriitilised materjalid kahe-mõõtmeliste ferromagnetiliste õhukeste kilede valmistamisel, pakkudes tohutut lubadust laiaulatuslikeks rakendusteks tipptasemel väljadel, nagu spintroonika ja kvantarvutus. Need sihtmärgid saavad kasu küpsest pihustustootmisprotsessist, mis annab suurepärase kvaliteediga õhukesed kiled, ning on oluline tööriist nii fundamentaalteaduslike uuringute kui ka tööstusliku -mastaabi arendamise jaoks.
