Наногранулированная композиция для создания спинтронных устройств

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ НАНОГРАНУЛИРОВАННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ СПИНТРОННЫХ УСТРОЙСТВ(71) Заявитель Научно-исследовательское учреждение Национальный научно-учебный центр физики частиц и высоких энергий Белорусского государственного университета(72) Авторы Федотова Юлия Александровна Касюк Юлия Владимировна Максименко Алексей Алексеевич Свито Иван Антонович Мазаник Александр Васильевич(73) Патентообладатель Научно-исследовательское учреждение Национальный научно-учебный центр физики частиц и высоких энергий Белорусского государственного университета(57) Наногранулированная композиция для создания спинтронных устройств, в частности датчиков магнитного поля, содержащая ферромагнитные наногранулы металлического сплавав аморфной матрице 23, отличающаяся тем, что дополнительно содержит на поверхности наногранул оксиды железа, кобальта и циркония при следующем соотношении компонентов, об.сплав 16-25 оксиды , ,23-38 23 37-61. Изобретение относится к области электронной техники, в частности к материалам, сопротивление которых управляется магнитным полем Н А/м, и может быть использовано при изготовлении различных спинтронных устройств, например датчиков магнитного поля. Спинтронные устройства используют не только свойства электрона как заряженной частицы, но и направление его спина. Известна нанокомпозиция 1 с ферромагнитными наногрануламив полиуретановой матрице. Известная нанокомпозиция имеет высокое значение магнитосопротивления/Н)-0)/07,3 при комнатной температуре (300 ). Однако недостатком известной нанокомпозиции является высокая коэрцитивность ( 56 кА/м) и низкое значение сопротивления ( 100 Ом). Известна наногранулированная композиция, которая может использоваться для магнитных датчиков, включающая ферромагнитные наногранулыв аморфной матрице 23 2. Однако у данной нанокомпозиции наблюдается положительное магнитосопротивление и невысокий эффект отрицательного магнитосопротивления /6 . 16325 1 2012.08.30 Наиболее близким по техническим характеристикам к настоящему изобретению является наногранулированная композиция 3, состоящая из ферромагнитных наногранул сплава(мольное соотношение 454510) в аморфной диэлектрической матрице 23 в следующем соотношении компонентов, об. 49-59 23 51-41. Эта наногранулированная композиция при комнатной температуре (300 ) обладает малой коэрцитивностью ( 4,0 кА/м), и у данной нанокомпозиции не наблюдается положительное магнитосопротивление. Однако недостатком вышепредставленной наногранулированной композиции является невысокое магнитосопротивление /3 и невысокое удельное сопротивление(1,210-3 Омм). Задачей данного изобретения является повышение значения магнитосопротивления/Н)-0)/0 и увеличение удельного сопротивления наногранулированной композиции- 23 при комнатной температуре (300 ). Сущность изобретения заключается в том, что наногранулированная композиция для создания спинтронных устройств, в частности датчиков магнитного поля, содержащая ферромагнитные наногранулы металлического сплавав аморфной матрице 23,отличающаяся тем, что дополнительно содержит на поверхности наногранул оксиды железа, кобальта и циркония при следующем соотношении компонентов, об.(, , ) 23-38 23 37-61. Оксиды железа, кобальта и циркония образуются в результате синтеза наногранулированной композиции в смешанной атмосфере кислорода и аргона, что ведет к частичному окислению наногранул. На фиг. 1 приведена зависимость магнитосопротивления для наногранулированной композиции -23 (1) и наногранулированной композиции -23, содержащей оксиды железа, кобальта и циркония (2) для различных соотношений компонентов, (, , ) и 23 (Н 637 кА/м) при комнатной температуре (300 ). На фиг. 2 приведена зависимость магнитосопротивления для наногранулированной композиции -23 (1) и наногранулированной композиции -23, содержащей оксиды железа, кобальта и циркония (2) для различных соотношений компонентов, (, , ) и 23 (Н 6365 кА/м) при комнатной температуре (300 ). Положительный результат достигается тем, что оксиды железа, кобальта и циркония образуют оболочку вокруг металлических ядери формируется структура ядрооболочка, где ядро образовано ,и , а оксидная оболочка - оксидами , , . Образование подобной структуры в наногранулированной композиции способствует увеличению доли транспорта электронов по механизму спинзависимого туннелирования, что напрямую влияет на увеличение значения эффекта магнитосопротивления (фиг. 1 и 2). Синтез образца осуществляется методом ионно-лучевого распыления составной мишени, которая состоит из чередующихся пластин металлического сплаваи пластин диэлектрика 23. Распыление мишени осуществляется при парциальном давлении аргона и кислорода, равном 1,0410-1 Па. Конкретные примеры заявляемой наногранулированной композиции и ее состава приведены в табл. 1. Таблица 1 Компонент, об.Пример 1 Пример 2 Пример 3 Прототип 16325 1 2012.08.30 Состав в примере 2 является оптимальным, поскольку при этом количестве достигаются высокие значения магнитосопротивления и удельного сопротивления (табл. 2). Таблица 2 Компонент, об.Пример 1 Пример 2 Пример 3 Прототип 5,5 6,3 5,4 0,5-3,0 Магнитосопротивление (/Н) - 0)/0),1,5 1,23 1,18 1,0-1,2 Удельное сопротивление , 103 Омм Из приведенных выше характеристик магнитосопротивления и удельного сопротивления следует, что при данном способе синтеза и при указанной выше объемной концентрации компонентов удалось оптимально увеличить магнитосопротивление в сравнении с прототипом на 110(от 3 до 6,3 ), удельное сопротивление образца - на 2,5(с 1,210-3 Омм до 1,2310-3 Омм). Смещение оптимальной концентрации компонентов в область с большим содержанием металлической фазы объясняется смещением порога перколяции, у границы которого наблюдается максимальное значение магнитосопротивления, из-за окисления наногранул и образования структуры ядро-оболочка, которая препятствует образованию проводящей сети, и проводимость осуществляется за счет спинзависимого туннелирования во всем исследуемом интервале концентраций металлической фазы 4. Следует отметить, что заявляемая наногранулированная композиция обладает более высоким магнитосопротивлением (8 ) и удельным сопротивлением (103 Омм) по сравнению с прототипом (/2,9 ,103 Омм) при более низких температурах (100 ). Это подтверждает универсальность использования заявляемой нангранулированной композиции при различных условиях. Источники информации 1.2009/002569 2, МПК 01 51/00. 2. Калинин Ю.Е., Ситников А.В. Физические свойства нанокомпозитов металлдиэлектрик с аморфной структурой // Альтернативная энергетика и экология. - 2007.10 (54). - С. 9-21. 3.,,,,,,- // . . . . - 2007. - . 14. - . 14-34. 4. Федотов А.К. и др. Механизмы транспорта электронов в нанокомпозитах оксид алюминия Сборник докладов Международной научной конференции Актуальные проблемы физики твердого тела, 26-28 октября 2005 г. - Минск. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3