RU2256618C1 - Способ получения ферромагнитного железомарганцевого сульфида с гигантским магнитосопротивлением - Google Patents
Способ получения ферромагнитного железомарганцевого сульфида с гигантским магнитосопротивлением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256618C1 RU2256618C1 RU2003135727/15A RU2003135727A RU2256618C1 RU 2256618 C1 RU2256618 C1 RU 2256618C1 RU 2003135727/15 A RU2003135727/15 A RU 2003135727/15A RU 2003135727 A RU2003135727 A RU 2003135727A RU 2256618 C1 RU2256618 C1 RU 2256618C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- manganese
- magnetic resistance
- ampoules
- giant magnetic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для химической промышленности и микроэлектроники. Исходные мелкодисперсные порошки марганца, железа и серы помещают в кварцевые ампулы, вакуумируют и запаивают. Исходные компоненты берут в количествах, соответствующих формуле железомарганцевых сульфидов FexMn1-xS. Ампулы нагревают в электропечи со скоростью 40°/час до 960°С, выдерживают при этой температуре 10 дней, охлаждают с печью. Полученные слитки растирают до получения мелкодисперсного порошка. Прессуют бруски, снова помещают в кварцевые ампулы, откачивают, запаивают, отжигают при 1000°С в 1 сутки. Полученные железомарганцевые сульфиды являются недорогими, имеют гигантское магнитосопротивление в широкой области концентраций в диапазоне температур 50-200 К, 2 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к разработке способов получения новых соединений марганца с гигантским магнитосопротивлением (с особыми магнитоэлектрическими свойствами), которые могут быть использованы для нужд микроэлектроники.
Известны оксидные соединения марганца типа La1-xAxMnO3 (A=Ca, Sr, Pb и т.д.; 0<Х≤0.4) и способы их получения [Нагаев Э.Л. Манганиты лантана и другие магнитные полупроводники с гигантским магнитосопротивлением // УФН. - 1996. - Т. 166, №8. - С.796-857], которые являются полупроводниками и претерпевают при температуре перехода ферромагнетик-парамагнетик в области Т~180÷200 К эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС), лежащий в основе микроэлектронных устройств. Данные вещества в виде порошков приготовлялись методом соосаждения из растворов. Затем порошки были спрессованы при комнатной температуре и отожжены в токе кислорода при 1200°С в течение 12 часов.
Недостатком указанных веществ является высокая стоимость входящих в их состав редкоземельных элементов и реализация эффекта ГМС в узком температурном интервале вблизи температуры магнитного перехода.
Известны также катионзамещенные сульфиды европия с гранецентрированной кубической решеткой [Метфессель 3., Маттис Д. Магнитные полупроводники. М.: Мир. 1972 – 405 с.], которые в интервале температур 4.2 – 40 К являются ферромагнитными полупроводниками и претерпевают эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС) при температуре перехода ферромагнетик-парамагнетик в области Т=40 К.
Недостатком сульфидов европия является присутствие редкоземельных элементов в составе сульфида и низкие значения температуры, при которой имеет место гигантское магнитосопротивление.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, описанный в (ст. Петраковского Г.А. и др. “Твердые растворы FexMn1-xS с колоссальным магниторезистивным эффектом”. Известия АН, Серия физическая, 2002, т.66, №6, с.857-860, прототип), заключающийся в индукционном нагреве до 960°С в запаянных кварцевых ампулах исходных компонентов: Fe, Мn и S, выдержке при этой температуре в течение 10 дней и охлаждении.
Недостатком этого способа является то, что эффект гигантского магнитосопротивления в сульфидах MexMn1-xS наблюдается в узкой области концентраций.
Техническим результатом изобретения является получение дешевых соединений марганца с гигантским магнитосопротивлением в широкой области концентраций.
Технический результат достигается тем, что в способе получения ферромагнитного железомарганцевого сульфида с гигантским магнитосопротивлением, включающем индукционный нагрев до 960°С в запаянных кварцевых ампулах исходных компонентов: Мn, Fe и S, выдержку в течение 10 дней и охлаждение, новым является то, что синтез проводят в два этапа, на первом из которых нагрев ведут со скоростью 40°/час, а на втором - после охлаждения шихту мелко растирают, прессуют и снова отжигают при 1000°С в течение суток.
Соединения марганца с гигантским магнитосопротивлением не содержат редкоземельные элементы, вместо кислорода включают серу и синтезируются по определенному температурно-временному режиму.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения отличаются от известного количественным соотношением компонент и технологией синтеза, таким образом, заявляемые технические решения соответствуют критерию “новизна” и “изобретательный уровень”.
Синтезированы железомарганцевые сульфиды MexMn1-xS, в состав шихты которых в качестве исходных компонент входили электролитические мелкодисперсные порошки марганца (чистоты 99, 999%), железа (чистоты 99, 999%) и серы (чистоты 99,999%).
Таблица №1 | |||
Состав | Fe | Mn | S |
I | 12.5% | 37.5% | 50% |
II | 14.5% | 35.5% | 50% |
III | 20% | 30% | 50% |
Для экспериментальной проверки заявляемого вещества были подготовлены три состава, которые приведены в таблице №1 в атомных %.
Для получения поликристаллических образцов FexMn1-xS был выбран метод вакуумированных кварцевых ампул. Компоненты брались в соответствующих количествах (таблица №1), просушивались и помещались в кварцевые ампулы. Ампулы с шихтой вакуумировались до остаточного давления 10-3 мм рт.ст. и затем запаивались при помощи кислородной горелки. Вакуумированные ампулы помещались в стакан из нержавеющей стали, в котором находилась окись алюминия. Затем ампулы подвергались медленному нагреву в вертикальной электропечи с силитовыми нагревателями со скоростью 40° в час до температуры 960°С. При 960°С ампулы выдерживают в течение 10 дней, затем охлаждают с печью. Скорость нагрева и охлаждения задавалась и контролировалась с помощью терморегулятора с программным управлением.
В результате синтеза получались вещества в виде плотных слитков, которые растирались в агатовой ступке до мелкодисперсного порошка для достижения гомогенности вещества. Из полученного порошка при помощи специальной прессформы прессовались бруски в виде параллелепипедов размерами 10×3×5 мм3, которые вновь помещали в кварцевые ампулы специальной формы, затем откачивались, запаивались и отжигались при 1000°С в течение суток. Скорость нагрева ампул при отжиге 100°/час. Полученные образцы были однородными по составу и использовались для измерений.
На фиг.1 представлены кривые намагничивания образцов с составом Х=0.29 в полях до 30 кЭ при температурах 79 и 300 К. Они нелинейны, имеют полевой гистерезис и свидетельствуют о том, что синтезированное вещество является ферромагнетиком. Температура Кюри ТC=730 К.
На фиг.2 представлены температурные зависимости магнитосопротивления, свидетельствующие, что синтезированные вещества имеют в области температур 50-200 К эффект гигантского отрицательного магнитосопротивления.
Представленные на фиг.1-2 данные подтверждаются актом испытаний заявляемого вещества.
Из фиг.1-2 и таблицы №2, где представлены физические характеристики исследуемых образцов, следует, что заявляемое вещество обладает высоким значением намагниченности и гигантским магнитосопротивлением в диапазоне температур 50-200 К с максимальным развитием ГМС при температурах 160 К (-83%) в магнитном поле Н=10 кЭ, 50 К (-450%) в поле 11=30 кЭ для состава II. Магнитосопротивление определено по формуле
где ρ(Н=0) - электросопротивление в нулевом магнитном поле, ρ(Н≠0) -электросопротивление в заданном магнитном поле.
Таблица №2 | ||||||
FexMn1-xS | а, | σ, Гс·см3/г 77 К, Н=8.6 кЭ |
Еа, эВ | TN, К | ТC, К | δH, % (Н=10кЭ) |
I | 5.197 | 1.38 | 0.11 | 210 | 660 | -1% |
II | 5.184 | 1.56 | 0.06 | 240 | 730 | -83% |
III | 5.169 | 2.2 | 0.02 | 0 | 850 | -7% |
где а, - параметр кристаллической решетки; σ, Гс·см3/г - намагниченность; Еа, эВ - энергия активации; TN, К - температура Нееля; ТC, К - температура Кюри; δH, % - магнитосопротивление.
Использование заявляемого изобретения позволит:
- разрабатывать элементы микроэлектроники на основе эффекта ГМС для разных рабочих температур;
- сократить финансовые затраты на изготовление материалов с ГМС.
Claims (1)
- Способ получения ферромагнитного железомарганцевого сульфида с гигантским магнитосопротивлением, включающий индукционный нагрев до 960°С в запаянных кварцевых ампулах исходных компонентов: Mn, Fe и S, выдержку в течение 10 дней и охлаждение, отличающийся тем, что синтез проводят в два этапа, на первом из которых нагрев ведут со скоростью 40°/ч, а на втором после охлаждения шихту мелко растирают, прессуют и снова отжигают при 1000°С в течение суток.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003135727/15A RU2256618C1 (ru) | 2003-12-08 | 2003-12-08 | Способ получения ферромагнитного железомарганцевого сульфида с гигантским магнитосопротивлением |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003135727/15A RU2256618C1 (ru) | 2003-12-08 | 2003-12-08 | Способ получения ферромагнитного железомарганцевого сульфида с гигантским магнитосопротивлением |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003135727A RU2003135727A (ru) | 2005-05-20 |
RU2256618C1 true RU2256618C1 (ru) | 2005-07-20 |
Family
ID=35820192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003135727/15A RU2256618C1 (ru) | 2003-12-08 | 2003-12-08 | Способ получения ферромагнитного железомарганцевого сульфида с гигантским магнитосопротивлением |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2256618C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454370C1 (ru) * | 2010-11-16 | 2012-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) | Магнитный, теллурсодержащий халькогенид марганца с гигантским магнитосопротивлением |
RU2466093C2 (ru) * | 2011-01-13 | 2012-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | Дисульфид хрома-меди-железа с анизотропией магнитосопротивления |
RU2629058C1 (ru) * | 2016-03-10 | 2017-08-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Гольмий-марганцевый сульфид с гигантским магнитосопротивлением |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112723421B (zh) * | 2021-02-03 | 2023-01-24 | 江西理工大学 | 一种FeMnSx纳米片簇及其制备方法 |
-
2003
- 2003-12-08 RU RU2003135727/15A patent/RU2256618C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПЕТРАКОВСКИЙ Г.А. и др. Твердые растворы Fe x Mn 1-x S с колоссальным магниторезистивным эффектом. Известия АН. Серия физическая. 2002, т. 66, №6, с.857-860. ПЕТРАКОВСКИЙ Г.А. и др. Особенности магнитных свойств и обменные взаимодействия в неупорядоченной системе Fe x Mn 1-x S. Физика твердого тела. 1991, т. 35, вып. 2, с.406-415. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454370C1 (ru) * | 2010-11-16 | 2012-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) | Магнитный, теллурсодержащий халькогенид марганца с гигантским магнитосопротивлением |
RU2466093C2 (ru) * | 2011-01-13 | 2012-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | Дисульфид хрома-меди-железа с анизотропией магнитосопротивления |
RU2629058C1 (ru) * | 2016-03-10 | 2017-08-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Гольмий-марганцевый сульфид с гигантским магнитосопротивлением |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003135727A (ru) | 2005-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Takano et al. | Valence state of the Fe ions in Sr1− yLayFeO3 | |
WO2002013209A2 (en) | Nanocomposite permanent magnet | |
Neu et al. | Two-phase high-performance Nd–Fe–B powders prepared by mechanical milling | |
RU2256618C1 (ru) | Способ получения ферромагнитного железомарганцевого сульфида с гигантским магнитосопротивлением | |
CN103911660B (zh) | 一种稀磁半导体材料及其制备方法 | |
Tang et al. | Study of AC susceptibility on the LaFe13–xSix system | |
CN108300881B (zh) | 一种在MnCoGe基合金中实现宽温区巨负热膨胀的方法 | |
CN109102978A (zh) | 通过直接烧结制备MnBi LTP磁体 | |
CN106542826B (zh) | 一种磁性碳化硅材料及其制备方法 | |
Troyanchuk et al. | Magnetic ordering in perovskites containing manganese and cobalt | |
Nguyen et al. | MnBi-based bulk magnets: preparation and magnetic performance | |
RU2324656C2 (ru) | Магнитный ванадиевый дисульфид хрома-меди с гигантским магнитосопротивлением | |
RU2404127C1 (ru) | Магнитный кобальт-марганцевый сульфид с гигантским магнитосопротивлением | |
Khalifeh et al. | Improving Dy, Ce, Bi: YIG phase formation and magnetic features via heat treatment and chemical composition | |
Grytsiv et al. | Novel Zn9-cluster compounds RE2Zn6Ge3 (RE: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd): crystal structure and physical properties | |
CN108505109B (zh) | 一种铁磁半导体材料的单晶生长方法 | |
CN109097652B (zh) | 一种稀磁合金材料RIn3-xFex及其制备方法 | |
JP4725682B2 (ja) | 希土類−鉄−マンガン−窒素系磁石粉末 | |
CN107993831B (zh) | 微量掺杂诱导铁磁性的方法及该方法制备的化合物 | |
Reddy et al. | Mössbauer study of nano-crystalline Li–Zn ferrites | |
RU2318262C1 (ru) | Полупроводниковый антиферромагнитный материал | |
KR20210076311A (ko) | Mn-Bi-Sb계 자성체 및 이의 제조방법 | |
CN112863802A (zh) | 具有高居里温度的ⅰ-ⅱ-ⅴ族稀磁半导体材料及其制备方法 | |
US7105138B2 (en) | Macroporous perovskite manganese oxides with highly ordered nano-pores and method of preparing the same | |
CN113087015B (zh) | 一种异相析出法制备的核-壳纳米颗粒及制备纳米陶瓷的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051209 |