【摘 要】
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二维范德华结构过渡金属硫族化物作为一种新兴材料,物理性能具有厚度依赖性并且可以结合任意不同二维层状材料形成异质结,有望在集成电路中成为下一代新型材料,在微电子学中备受关注。本文针对TMDs中的Fe1.125Te开展一系列的研究,Fe Te为室温四方相晶体具有强电子相关性,对Fe的浓度极为敏感,过量的Fe原子插入间隙形成Fe1.125Te,结构差异导致Fe1.125Te在磁学表现出不同的性质,制备相
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二维范德华结构过渡金属硫族化物作为一种新兴材料,物理性能具有厚度依赖性并且可以结合任意不同二维层状材料形成异质结,有望在集成电路中成为下一代新型材料,在微电子学中备受关注。本文针对TMDs中的Fe1.125Te开展一系列的研究,Fe Te为室温四方相晶体具有强电子相关性,对Fe的浓度极为敏感,过量的Fe原子插入间隙形成Fe1.125Te,结构差异导致Fe1.125Te在磁学表现出不同的性质,制备相关自旋电子器件有望实现其在微电子器件的应用价值。本文主要以Fe1.125Te为研究对象,从单晶的生长制备到块体单晶的减薄及铁磁性、电学性能表征,主要实验内容和结果如下:第一,采用熔盐法（Flux）成功合成了Fe1.125Te块体单晶,并阐述了生长条件与单晶尺寸的关系,最终实现单个毫米级块体单晶的生长,且该单晶晶面生长取向为（00l）,因此可以实现高质量单晶的大规模化生长。第二,阐述了液相剥离单晶厚度与时间的关系,并获得了51 nm和8 nm超薄纳米片。通过测量块体和超薄纳米片的磁性,发现随着厚度的降低,铁磁性增强,易磁化轴由块体的面内磁化转变为纳米片的面外磁化,并且液相剥离纳米片的磁滞回线存在交换偏置现象,分析了厚度变薄磁轴转化和交换偏置的内在机理,其居里温度大于400 K;利用机械剥离获得从十几纳米到几十纳米一系列厚度的纳米片,通过MFM磁力显微镜进一步证明了其室温铁磁性。第三,探索了匀胶、光刻、显影、刻蚀、镀电极、除光刻胶等工艺,成功制备了Fe1.125Te单晶纳米片的霍尔器件。块体和纳米片的霍尔信号证明低温下Fe1.125Te的电子为载流子、正常温度下空穴为载流子,证实了其结构相变引起电子自旋和电荷的改变。测量得到Fe1.125Te的电阻率大小为346.9μΩ˙cm,稳定性测试表明其在空气中容易发生氧化,因此微结构电子器件需要封装处理。最后探索了制备Fe1.125Te/Al2O3/Py自旋电子器件的工艺。
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