Mục tiêu sắt-Germaini-Tellurium (thường là Fe₃GeTe₂ hoặc Fe₅GeTe₂) là mục tiêu hợp kim sắt từ Van der Waals có độ tinh khiết cao. Ứng dụng chính của chúng nằm ở việc chuẩn bị các màng mỏng sắt từ hai chiều bằng phương pháp phún xạ magnetron hoặc Epit Wax chùm phân tử (MBE). Sở hữu sự kết hợp giữa tính chất sắt từ ở nhiệt độ phòng, tính dị hướng từ vuông góc và nhiệt độ Curie có thể điều chỉnh, những vật liệu này đóng vai trò là thành phần cốt lõi trong lĩnh vực điện tử học spin và công nghệ thiết bị 2D.
Phương pháp điều chế các mục tiêu hợp kim sắt{0}}gecmani-Tellurium
Chuẩn bị và trộn nguyên liệu thô: Các loại bột nguyên tố có độ tinh khiết cao-được chọn (bột Fe Lớn hơn hoặc bằng 99,9%–99,99%, bột Ge Lớn hơn hoặc bằng 99,999%, bột Te Lớn hơn hoặc bằng 99,99%) để ngăn chặn sự xâm nhập của tạp chất-chẳng hạn như oxy và lưu huỳnh-có thể ảnh hưởng xấu đến đặc tính từ tính. Bột được cân theo tỷ lệ cân bằng hóa học mục tiêu; ví dụ: khi điều chế Fe₃GeTe₂, tỷ lệ mol chính xác của Fe:Ge:Te=3:1:2 được sử dụng. Ngoài ra, do tính dễ bay hơi của Te ở nhiệt độ cao nên một lượng dư thừa nhỏ (ví dụ: +0.5% đến 1%) thường được thêm vào.
Ép đẳng tĩnh lạnh (CIP): Bột hợp kim được trộn đều được đóng gói vào một vỏ bọc linh hoạt hoặc đổ trực tiếp vào khuôn than chì. Nó trải qua bước ép trước{1}}một trục ban đầu, sau đó là quá trình ép đẳng tĩnh lạnh để tạo ra vật thể màu xanh lá cây tương đối dày đặc, nhờ đó giảm thiểu biến dạng trong quá trình thiêu kết tiếp theo.
Thiêu kết ép nóng chân không: Phần thân màu xanh lá cây cùng với khuôn than chì của nó được đặt vào lò thiêu kết ép nóng chân không-. Buồng được hút chân không, sau đó là chu trình gia nhiệt được kiểm soát. Sau khi đạt đến nhiệt độ mục tiêu, áp suất dọc trục sẽ được áp dụng và duy trì-cùng với nhiệt độ-để tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng ở trạng thái rắn-giữa các phần tử và tạo thành vật liệu khối có mật độ-cao. Sau khi giải phóng áp suất, vật liệu được làm nguội từ từ để tránh ứng suất nhiệt gây ra các vết nứt trên mục tiêu.
Gia công: Khối thiêu kết trải qua quá trình cắt, mài và đánh bóng để đạt được kích thước chính xác được chỉ định trong bản vẽ thiết kế mục tiêu (thường có độ nhám bề mặt Ra < 1,6 μm).
Các ứng dụng của mục tiêu hợp kim sắt{0}}gecmani-Tellurium
Điện tử học spin và lưu trữ từ tính: Đây là lĩnh vực ứng dụng chính và quan trọng nhất. Bằng cách tận dụng các hiệu ứng lọc-spin và khả năng chèn spin{2}}hiệu quả cao, những vật liệu này được sử dụng trong nghiên cứu và phát triển các thiết bị logic spintronic có mật độ-cao-có thể điều chỉnh được, cổng-điện áp-có thể điều chỉnh và các thành phần lưu trữ từ tính. Thiết bị xử lý tín hiệu và cơ điện tử nano: Màng mỏng Fe₅GeTe₂, tận dụng tính chất sắt từ ở nhiệt độ phòng-, cho phép chế tạo các cuộn cảm phẳng có kích thước nano và các bộ lọc-thông thấp. So với các thiết bị thông thường, các cấu trúc này giúp giảm kích thước đáng kể đồng thời đạt được khả năng lọc tín hiệu hiệu suất cao với tần số cắt có thể điều chỉnh được.
Thông tin lượng tử và thiết bị quang điện tử: Một số hợp kim germanium-sắt nhất định có phép đo lượng tử cụ thể (ví dụ: FeGe₅) có cấu trúc từ xoắn ốc và các đặc tính được bảo vệ về mặt tôpô; những đặc điểm này giảm thiểu nhiễu môi trường một cách hiệu quả, khiến chúng trở thành vật liệu lý tưởng để lưu trữ và xử lý thông tin lượng tử. Hơn nữa, khả năng phản hồi hồng ngoại đặc biệt của chúng khiến chúng rất phù hợp để sử dụng trong các hệ thống phát hiện hồng ngoại.
Cảm biến môi trường khắc nghiệt: Được ưu đãi với độ ổn định nhiệt và hóa học đặc biệt, vật liệu hợp kim sắt-germanium-telurium có thể chịu được môi trường nhiệt độ cực cao- và-thấp, khiến chúng hoàn toàn phù hợp cho các ứng dụng-cao cấp chẳng hạn như thám hiểm không gian-sâu.
Phần kết luận
Các tấm bia hợp kim sắt-germanium-telurium (Fe₃GeTe₂) đóng vai trò là vật liệu quan trọng để chế tạo màng mỏng sắt từ hai-chiều, hứa hẹn mang lại nhiều ứng dụng rộng rãi trong các-lĩnh vực tiên tiến như điện tử học spin và điện toán lượng tử. Hưởng lợi từ quy trình chế tạo phún xạ hoàn thiện mang lại màng mỏng có chất lượng vượt trội, những mục tiêu này tạo thành một công cụ thiết yếu cho cả nghiên cứu khoa học cơ bản và phát triển quy mô công nghiệp.
