ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ С ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ КЮРИ

ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ С ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ КЮРИ


RU (11) 2224056 (13) C1

(51) 7 C30B29/46, C01G49/00, C01G15/00, C01B19/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002112306/15 
(22) Дата подачи заявки: 2002.05.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.05.13 
(45) Опубликовано: 2004.02.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: КОНЕШОВА Т.И. и др. Взаимодействие в системе In-Cr-Te по разрезу InTe-Cr2Te3. Журнал неорганической химии, 1999, т.44, № 10, с.1734-1737. RU 2180316 C1, 08.06.2000. RU 2142521 C1, 10.12.1999. 
(72) Автор(ы): Конешова Т.И.; Вольфкович А.Ю.; Филатов А.В.; Капичников А.А.; Новоторцев В.М. 
(73) Патентообладатель(и): Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН 
Адрес для переписки: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский пр-т, 31, ИОНХ РАН 

(54) ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ С ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ КЮРИ

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к тройным теллуридам железа и индия, которые могут найти применение как ферромагнитные материалы при создании постоянных магнитов, а также в многофункциональных приборах и интегральных схемах. Предложен новый ферромагнитный полупроводниковый материал с высокой температурой Кюри, представляющий собой тройное соединение теллурида индия и железа формулы InFeTe3. Для соединения InFeTe3 температура Кюри равна 773 К. Уникальное сочетание полупроводниковых и ферромагнитных свойств делает его перспективным материалом для широкого практического использования. 1 ил., 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к тройным теллуридам железа и индия, которые могут найти применение как ферромагнитные материалы при создании постоянных магнитов, а также в многофункциональных приборах и интегральных схемах.

Вышеуказанные тройные теллуриды железа и индия относится к классу халькохромитов элементов шестой группы Периодической системы.

Наиболее интересным с практической точки зрения из этого класса веществ являются халькохромиты меди [Белов К.П., Третьяков Ю.Д. и др. "Магнитные полупроводниковые халькогенидные шпинели", М., изд-во МГУ, 1981, с.279.], обладающие температурой магнитного упорядочения (температура Кюри) выше комнатной. Эти халькохромиты характеризуются тем, что они кристаллизуются в кубической сингонии с кристаллической структурой типа шпинели. Данные халькохромиты могут быть получены многократной прокалкой при соответствующих количествах элементарных веществ в эвакуированных кварцевых ампулах.

К недостаткам описанных выше халькохромитов меди относится то, что они не могут быть использованы при создании элементов памяти, поскольку не обладают полупроводниковой проводимостью, что не позволяет при использовании их в электронных приборах применять для их управления одновременно электрическое и магнитное поле.

Известен ферримагнитный полупроводниковый материал - тетрателлуридтрихрома и железа, имеющий температуру Кюри выше комнатной (RU 2142521, БИ 34, 1999 г.).

Этот материал обладает одновременно полупроводниковыми и ферримагнитными свойствами и содержит в твердом растворе дителлурид железа, однако к его недостаткам относятся:

- ферримагнитные свойства, а не ферромагнитные;

- низкая температура Кюри.

Кроме того, тетрателлуридтрихрома и железа представляет собой твердый раствор, что не обеспечивает стабильные эксплуатационные характеристики полупроводникового материала.

Известен ферромагнитный полупроводниковый материал In7Сr6Те16 (RU 2180316, БИ 7, 2002) с высокой (330 К) температурой Кюри. К недостаткам материала относятся высокая энергоемкость синтеза и недостаточно высокая температура Кюри.

Технической задачей является получение ферромагнитных полупроводниковых материалов со значительно более высокой температурой магнитного упорядочения.

Ближайшим техническим решением поставленной задачи является тройной теллурид индия и хрома состава In9Cr2Te12 (Конешова Т.И. и др. Взаимодействие в системе In-Cr-Te по разрезу InTe-Сr2Те3. Журнал неорганической химии, 1999, т.44, 10, с.1734-1737). Температурная зависимость намагниченности указанного состава указывает на то, что материал является ферромагнетиком с аномально высокой температурой Кюри, равной 693 К.

К недостаткам In9Сr2Те12 относятся, как и в предыдущем случае, высокая энергоемкость синтеза (950oС в течение 170 ч), недостаточно высокая температура Кюри, высокая стоимость исходных реагентов.

Целью изобретения является изыскание относительно дешевого ферромагнитного полупроводникового материала с более высокой температурой Кюри, получение которого требует меньших энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что предлагается ферромагнитный полупроводниковый материал с высокой температурой Кюри, включающий железо, халькоген и индий, представляющий собой тройное соединение теллурида индия и железа состава InFеТе3.

Тройной теллурид индия и железа получают путем взаимодействия стехиометрических количеств в эвакуированной кварцевой ампуле при температуре 600oС в течение 170 ч с последующим отжигом при 600oС в течение 800 ч. Выход поликристаллического продукта 99.9%.

Отличительной особенностью предлагаемого технического решения является то, что ферромагнитные материалы представляют собой тройные соединения индия, железа и теллура при вышеуказанном соотношении компонентов.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример

Тройной теллурид индия и железа InFeTe3 имеет инконгруэнтный характер плавления и кристаллизуется в кубической сингонии.

Навески 0,2075 г индия, 0,1009 г железа и 0,6916 г теллура (что соответствует стехиометрическому составу тройного теллурида индия и железа, содержащего 50 мол. % FeTe2 и 50 мол.% InTe) загружают в кварцевые ампулы. Ампулы откачивают до остаточного давления 210-3 Па, отпаивают и помещают в печь, температуру которой медленно (20 град/ч) повышают до 600oС и выдерживают при этой температуре 170 ч, затем медленно охлаждают до комнатной. После синтеза образцы растирают в агатовой ступке, вновь загружают в кварцевые ампулы, которые затем откачивают, отпаивают и отжигают при 600oС 800 ч. Выход тройного теллурида индия и железа составляет 0.9990 г (99.9%).

Параметры полученной фазы контролируют по данным дифференциально-термического анализа и рентгенофазового анализа (на рентгенограмме отсутствовали линии, характерные для InTe и FеТе2, а также линии, характерные для In, Те и Fe). Эти данные свидетельствуют о том, что полученный тройной теллурид индия и железа однофазен.

Температурная зависимость намагниченности () тройного теллурида индия и хрома состава InFеТе3 свидетельствует о том, что полученные образцы являются ферромагнетиками с аномально высокой температурой Кюри (ТC), равной 773 К, что более чем в три раза превышает значения ТC для FeTe2. Кроме того, тройной теллурид индия и железа обладает полупроводниковыми свойствами, что установлено по температурной зависимости удельного сопротивления () при различных температурах.

Уникальное сочетание полупроводниковых и ферромагнитных свойств в сочетании с относительно небольшой энергоемкостью синтеза и дешевизной за счет наличия железа делает InFeTe3 перспективным материалом для широкого практического использования. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Ферромагнитный полупроводниковый материал с высокой температурой Кюри, включающий железо, халькоген и индий, представляющий собой тройное соединение теллурида индия и железа состава InFeTe3.