申请/专利权人：福州大学

申请日：2024-01-05

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN117849679A

主分类号：G01R33/12

分类号：G01R33/12;G01R33/14;G01R19/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.26#实质审查的生效;2024.04.09#公开

摘要：本发明涉及一种区分Fe4GeTe2Bi2Te3异质结铁磁性主导贡献的光电流方法，该方法通过测试具有设定厚度Fe4GeTe2的Fe4GeTe2Bi2Te3异质结的圆偏振光电流、普通光电导电流和磁场相关的反常霍尔电阻，可简单区分影响异质结铁磁性的主导机制。具体来说，通过测量不同温度条件下的Fe4GeTe2Bi2Te3异质结的圆偏振光致电流、普通光电导电流，提取出和自旋轨道耦合强度成正比的有效电场αe，再与不同温度条件下反常霍尔电阻随磁场的变化曲线进行对比，若和αe的趋势一致，证明磁各向异性是影响该材料铁磁性的主导机制之一，若不一致，则证明影响铁磁性的主导机制是界面交换相互作用。本发明方法简单，易于实现，不会损伤材料，适用于具有强自旋轨道耦合的铁磁材料。

主权项：1.一种区分Fe4GeTe2Bi2Te3异质结铁磁性主导贡献的光电流方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：使用分子束外延技术在0001蓝宝石衬底上外延生长拓扑绝缘体Bi2Te3和二维范德瓦尔斯铁磁材料Fe4GeTe2，得到Fe4GeTe2Bi2Te3异质结；步骤S2：通过热蒸镀技术在Fe4GeTe2Bi2Te3薄膜样品和两个侧边边缘处制备一对点状金电极，将银丝作为引线，使用银浆将银丝固定在金电极上，并放入真空箱进行退火；将退火完的样品放入真空杜瓦瓶中，并使用低温胶粘在杜瓦瓶上。步骤S3：通过搭建的光路测试系统采集样品信息；通过固态激光器发出激光，激光进入衰减片、光阑、斩波器、起偏器、四分之一波片和光阑，同时转动固定杜瓦瓶的转台，使激光以设定入射角打到样品上；通过前置放大器和锁相放大器来收集点电极中得到的微弱光电流信号，并由数据采集卡将采集的数据传到计算机进行显示；步骤S4：在77～300K的温度条件下测试具有设定厚度Fe4GeTe2的异质结的光电流随四分之一波片转角的变化曲线，通过唯象拟合公式提取圆偏振光电流分量值，记ICPGE；并在激光入射的条件下在点电极两端施加-100mV～100mV的电压测试普通光电流数据，记IDC；温度每增加设定值重复一次步骤S4；步骤S5：在进行霍尔测试之前，将Fe4GeTe2Bi2Te3薄膜样品切割成更小的碎片，刻划成微米大小的霍尔棒结构；并通过按压铟粒的方法，在霍尔棒的六个边缘处制备欧姆接触的铟电极，继续使用银浆将银丝固定在六个铟电极上并进行退火固化银浆；步骤S6：进行变温度反常霍尔效应测试，测试温度范围为77～300K；将带有样品的真空杜瓦瓶放在电磁铁中心处使得均匀磁场沿着垂直于薄膜平面方向，一台锁相放大器在点电极两端施加电压使得均匀电场沿着长轴方向；通过一台锁相放大器收集纵向霍尔电压，记Vxx，另一台锁相放大器收集横向霍尔电压，记Vxy；温度每增加设定值重复一次步骤S6；步骤S7：根据步骤S4圆偏振光电流和直流偏置下的普通光电流以及步骤S6提取出正常霍尔系数R0、载流子浓度n以及载流子迁移率μ，得到Rashba型自旋轨道耦合诱导的自旋极化载流子所经历的有效电场： 其中，E表示施加在点电极的电场值，e为电子电荷量，τ0为载流子的复合寿命，μ为电子迁移率，m*为有效质量；步骤S8：根据77～300K温度条件下的具有设定厚度Fe4GeTe2的异质结的反常霍尔电阻随磁场强度的变化曲线，由磁滞回线的形貌确定不同温度条件下异质结的铁磁性强度大小，并确定该异质结居里温度；对比温度相关的磁滞回线形貌和温度相关的自旋轨道耦合诱导的有效电场强度αe，若磁滞回线随温度增大而消失并且αe随温度增加而减小，则证明材料铁磁性由自旋轨道耦合诱导的磁各向异性决定，若磁滞回线随温度增大而消失并且αe随温度增加而增大，则证明材料铁磁性由界面交换相互作用决定。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 福州大学 一种区分Fe4GeTe2/Bi2Te3异质结铁磁性主导贡献的光电流方法

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