[发明专利]一种宽温区跨室温磁斯格明子材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种宽温区跨室温磁斯格明子材料，化学通式为Co_aZn_bMn_cX_d，其中X为Fe、Ni、Cu、Al、Zr、Cr、Ti中的一种或多种；其中a、b、c、d表示原子摩尔百分比含量，a+b+c+d＝100，且25≤a≤45，25≤b≤45，10≤c≤30，0≤d≤10。本发明还公开了一种宽温区跨室温磁斯格明子材料的制备方法以及在磁存储器、逻辑运算中的应用。本发明采用上述宽温区跨室温磁斯格明子材料及其制备方法，能够解决现有的磁斯格明子材料在室温稳定性差的问题。

技术领域

本发明涉及磁斯格明子材料技术领域，尤其是涉及一种宽温区跨室温磁斯格明子材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会信息化程度越来越高，对信息存储和读写设备的要求越来越高。探索储密度更高、能耗更低、读写速度更快的存储技术和设备需要不断开发新技术和新材料来实现。磁斯格明子材料是指具有一种特殊的涡旋状纳米磁畴结构的磁性材料，其形成主要是由于材料中不同相互作用竞争导致磁矩呈非共线/非共面排列的结果。近年来随着磁斯格明子材料的研究不断发展，利用磁斯格明子的产生和湮灭可实现信息的读写与存储。由于磁斯格明子具有磁畴结构单元尺寸小(1～500nm)、磁畴翻转电流密度低(小于10⁶A/m²)、抗干扰能力强(存在拓扑保护)等特点，有望应用于高速稳定且低能耗的的新型磁存储及自旋电子学器件。

信息存储要求材料在宽温区特别是室温附近具有稳定的性能，但目前发现的磁斯格明子材料一般只在低温区具有稳定的性能，在室温附近具有稳定的斯格明子磁畴结构的材料较少。因此宽温区跨室温磁斯格明子材料的发现是实现大规模应用亟待解决的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽温区跨室温磁斯格明子材料，解决现有的磁斯格明子材料在室温稳定性差的问题。本发明的另一个目的是提供一种宽温区跨室温磁斯格明子材料的制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种宽温区跨室温磁斯格明子材料，化学通式为Co_aZn_bMn_cX_d，其中X为Fe、Ni、Cu、Al、Zr、Cr、Ti中的一种或多种；其中a、b、c、d表示原子摩尔百分比含量，a+b+c+d＝100，且25≤a≤45，25≤b≤45，10≤c≤30，0≤d≤10。

优选的，30≤a≤40，30≤b≤40，15≤c≤25，0≤d≤5。

上述宽温区跨室温磁斯格明子材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将Co、Mn、X金属单质按分子式中摩尔比均匀混合成原料，在惰性气体保护下，利用电弧放电加热的方法至原料全部熔化后冷却获得合金锭，翻转后再次熔化后冷却，重复2-4次，获得均匀的Co_aMn_cX_d合金锭；

S2、将步骤S1制备出的Co_aMn_cX_d合金锭破碎成60-120微米颗粒，与粒度在40-80微米的Zn单质粉末按照分子式中摩尔比称量，并加入过量1％-3％摩尔比的Zn粉后均匀混合，得到混合粉末；

S3、将步骤S2获得的混合粉末放入密封的模具中在30-80MPa的压力下冷压成型，加热至420-450℃保温2-5小时后，然后升温至700-900℃保温8-24小时后冷却至室温后，获得致密的Co_aZn_bMn_cX_d合金块；

S4、将步骤S3制得的合金块去除表面氧化层后，获得单相Co_aZn_bMn_cX_d磁斯格明子材料。

优选的，所述S1中，惰性气体为氩气。