اهداف آهن-ژرمانیوم-تلوریوم (معمولا Fe₃GeTe2 یا Fe₅GeTe2) اهداف آلیاژ فرومغناطیسی واندروالس با خلوص بالا- هستند. کاربرد اصلی آنها در تهیه لایه های نازک فرومغناطیسی دو بعدی از طریق کندوپاش مگنترون یا اپیتاکسی پرتو مولکولی (MBE) نهفته است. این مواد با داشتن ترکیبی از{6}فرومغناطیس دمای اتاق، ناهمسانگردی مغناطیسی عمود بر هم و دمای کوری قابل تنظیم، به عنوان اجزای اصلی در زمینههای اسپینترونیک و فناوری دستگاههای دوبعدی عمل میکنند.
روش آماده سازی برای اهداف آلیاژ آهن-ژرمانیوم-تلوریم
تهیه و بچینگ مواد خام: پودرهای عنصری با خلوص بالا انتخاب می شوند (پودر آهن بیشتر یا مساوی 99.9٪ - 99.99٪، پودر جنرال الکتریک بیشتر یا مساوی 99.999٪، پودر Te بزرگتر یا مساوی 99.99٪) برای جلوگیری از معرفی ناخالصی ها و ناخالصی ها بر خواص مغناطیسی تاثیر می گذارد. پودرها با توجه به نسبت استوکیومتری هدف وزن می شوند. به عنوان مثال، هنگام تهیه Fe3GeTe2، از نسبت مولی دقیق Fe:Ge:Te=3:1:2 استفاده می شود. علاوه بر این، با توجه به نوسانات جزئی Te در دماهای بالا، معمولاً مقدار اضافی جزئی (به عنوان مثال، +0.5% تا 1%) اضافه میشود.
پرس ایزواستاتیک سرد (CIP): پودر آلیاژ مخلوط یکنواخت در یک غلاف انعطاف پذیر بسته بندی می شود یا مستقیماً در قالب گرافیت پر می شود. این یک مرحله اولیه قبل از پرس کردن یک محوره-، و به دنبال آن فشار ایزواستاتیک سرد برای تولید یک بدنه سبز نسبتا متراکم انجام میشود، در نتیجه تغییر شکل در طول فرآیند تف جوشی بعدی به حداقل میرسد.
تف جوشی پرس داغ خلاء: بدنه سبز رنگ به همراه قالب گرافیتی آن در یک کوره پرس زینترینگ{0}}خلاء قرار می گیرد. محفظه به خلاء تخلیه می شود و به دنبال آن یک چرخه گرمایش کنترل شده انجام می شود. پس از رسیدن به دمای مورد نظر، فشار محوری اعمال میشود و-همراه با دما{4}}برای تسهیل واکنشهای حالت جامد بین عناصر و تشکیل یک ماده حجیم-با چگالی بالا، حفظ میشود. پس از آزاد شدن فشار، مواد به آرامی خنک می شوند تا از ایجاد ترک در هدف، استرس حرارتی جلوگیری شود.
ماشینکاری: بلوک متخلخل برای دستیابی به ابعاد دقیق مشخص شده در نقشه های طراحی هدف (معمولاً با زبری سطح Ra < 1.6 میکرومتر) تحت برش، سنگ زنی و پرداخت قرار می گیرد.
کاربردهای اهداف آلیاژ آهن-ژرمانیوم-تلوریم
Spintronics و Magnetic Storage: این اصلی ترین و حیاتی ترین حوزه کاربرد را تشکیل می دهد. این مواد با استفاده از اثرات بسیار کارآمد اسپین-فیلتر کردن و اسپین{2}}قابلیتهای تزریق، در تحقیق و توسعه دستگاههای منطقی اسپینترونیک و اجزای ذخیرهسازی مغناطیسی با چگالی بالا{5}}بالا{4}}دریچهای با ولتاژ- قابل تنظیم استفاده میشوند. دستگاههای نانوالکترومکانیکی و پردازش سیگنال: لایههای نازک Fe₅GeTe2، نفوذگر فرومغناطیس در اتاق{8}}، امکان ساخت سلفهای مسطح در مقیاس نانو و فیلترهای پایین{9} را فراهم میکنند. در مقایسه با دستگاههای معمولی، این سازهها کاهش چشمگیری در اندازه ارائه میکنند و در عین حال به فیلتر سیگنال با کارایی بالا با فرکانسهای قطع قابل تنظیم میرسند.
اطلاعات کوانتومی و وسایل الکترونیک نوری: آلیاژهای آهن{0} ژرمانیوم خاص با استوکیومتری خاص (مانند FeGe5) دارای ساختارهای مغناطیسی مارپیچ و خواص توپولوژیکی محافظت شده هستند. این ویژگی ها به طور موثر تداخل نویز محیطی را کاهش می دهد و آنها را به مواد ایده آل برای ذخیره سازی و پردازش اطلاعات کوانتومی تبدیل می کند. علاوه بر این، قابلیتهای استثنایی پاسخ مادون قرمز آنها را برای استفاده در سیستمهای تشخیص مادون قرمز بسیار مناسب میکند.
سنجش محیطی شدید: مواد آلیاژی تلوریم آهن-ژرمانیوم-که دارای پایداری حرارتی و شیمیایی فوقالعاده هستند، میتوانند در محیطهای با دمای بسیار بالا- و پایین{3} مقاومت کنند، و آنها را برای کاربردهای{4}بالا مانند اکتشافات{5} فضا کاملاً مناسب میسازد.
نتیجه گیری
اهداف آلیاژی آهن -ژرمانیوم-تلوریم (Fe3GeTe2) به عنوان مواد حیاتی برای ساخت لایههای نازک فرومغناطیسی دوبعدی - عمل میکنند که نویدبخش کاربردهای گسترده در زمینههای برش-و کوانتومپوتیکس هستند. این اهداف با بهرهمندی از فرآیند ساخت کندوپاش بالغ که لایههای نازک با کیفیت برتر را تولید میکند، ابزاری ضروری برای تحقیقات علمی بنیادی و توسعه مقیاس صنعتی-میباشد.
