技术摘要：
本发明提供一种亚铁磁性半金属，其化学式为LaCu3Fe2Re2O12。本发明还提供一种制备本发明的亚铁磁性半金属的方法，其包括以下步骤：(1)将La2O3、Fe2O3、Re2O7、CuO和Re粉以摩尔比7:21:9:42:10在保护性气体环境中进行研磨混合，得到混合物；(2)将所述混合物密封包裹后，  全部
背景技术：
当代和未来是以信息为主导的社会，对信息的处理、传输和存储将要求空前的规 模和速度。大规模集成电路和高频率器件的半金属材料在信息处理和传输中扮演着重要的 角色，这类技术中它们都极大的利用了电子的电荷属性；而信息技术中的信息存储(如磁 带、光盘、硬盘等)是由磁性材料来完成的，它们主要是利用了电子的自旋属性。 然而到目前为止，人们对于电子电荷与自旋属性的研究和应用基本上是相互独立 发展的。如果能同时利用电子的电荷和自旋属性，那么就可以在一个材料里面同时实现自 旋和电荷的多维度调控，这无疑将会给信息技术带来崭新的面貌。 半金属材料(half-metal)由于具有两个不同的自旋子能带：一种自旋取向的电子 的能带结构没有带隙，具有金属的行为；而另一种自旋取向的电子的能带，具有一个不为零 的带隙，呈现绝缘体或半导体性质。因此半金属材料是一种以两种自旋电子的行为不同为 特征的、不同于传统的金属或半导体的新型功能材料。 目前半导体自旋电子学技术上存在的一个关键问题在于如何高效率地将极化电 子注入半导体材料中。理论上已证明，从电阻率较小的铁磁材料向电阻率较大的半导体材 料注入自旋极化电子的效率低于2％。电阻率失配和铁磁金属低的自旋电子极化率是导致 自旋电子注入低效率的直接原因。如果以半金属作为自旋电子注入材料，由于其传导电子 的极化率理论上为100％，因此有利于解决注入电阻不匹配的问题。因此，半金属材料是理 想的半导体自旋极化电子注入源。 目前，典型的半金属材料主要包括氧化物如CrO2和Fe3O4，闪锌矿材料如CrSe和 CrTe，钙钛矿材料如La0.7Sr0.3MnO3和Sr2FeMoO6，烧绿石结构如Tl2Mn2O7，以及某些Heusler合 金如NiMnSb。
技术实现要素：
鉴于此，本发明的目的是提供一种新的高温亚铁磁性半金属及其制备方法。本发 明的亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12具有高的居里温度(Tc～620K)，宽的带隙(～2.3eV)，以 及大的低场磁阻(在2K和0.8T时，为大约4％)，在未来的自旋电子器件中有潜在应用价值。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 一方面，本发明提供一种亚铁磁性半金属，其化学式为LaCu3Fe2Re2O12。 优选地，在本发明所述的亚铁磁性半金属中，所述亚铁磁性半金属的空间群为Pn- 3，晶格常数为 优选地，在本发明所述的亚铁磁性半金属中，所述亚铁磁性半金属的居里温度为 620K，为目前A位和B位同时有序钙钛矿AA’3B2B’2O12体系居里温度最高的材料。 3 CN 111574199 A 说　明　书 2/5 页 另一方面，本发明提供一种制备本发明的亚铁磁性半金属的方法，其包括以下步 骤： (1)将La2O3、Fe2O3、Re2O7、CuO和Re以摩尔比7:21:9:42:10进行研磨混合，得到混合 物； (2)将所述混合物密封包裹后，进行合成； (3)将合成产物降温至室温，卸压，从而制得亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12。 优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(1)中的混合物的粒径为100～1000目， 更优选为200～500目。 优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(1)中的研磨是在玛瑙研钵中研磨30分 钟～3小时，更优选为1～2小时进行的。 根据本发明提供的方法，其中，步骤(1)中，通过研磨，使物料混合均匀，同时降低 各物料的粒径。物料粒径的降低又有利于其均匀混合。本发明中，研磨后的混合物的粒径为 微米级。 优选地，在本发明所述的方法中，所述保护性气体为氮气、氦气、氩气中的一种或 几种。 优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的密封包裹是通过金胶囊或者铂 金胶囊进行的。 优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的合成所使用的温度为1000- 1100℃，合成所使用的压力为8-10GPa，合成进行10分钟以上。 优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的合成所使用的温度为1000- 1100℃，合成所使用的压力为8-10GPa，合成进行10～60分钟。 根据本发明提供的方法，其中，步骤(2)中合成进行的时间越长，反应越充分。在一 些实施方案中，步骤(2)中合成进行的时间为10分钟以上，在一些实施方案中为10～60分 钟，以及在一些实施方案中为30分钟。 优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的合成是在六面顶压机或6-8型 二级推进压机中进行的。 优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(3)中降温至室温用时小于等于15秒或 用时2～10小时完成。 本发明具有如下有益效果： 本发明首次利用高温高压的合成方法，制备出了稳定的半金属材料，为半金属材 料的探索发现提供了新的途径。本发明的亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12具有室温以上的亚 铁磁相变温度和半金属性，其居里温度为620K，是一种具有高温亚铁磁性的半金属，并且其 居里温度为目前A位和B位同时有序的钙钛矿材料AA’3B2B’2O12体系中最高的，在未来的先进 电子器件中有潜在应用。 此外，本发明的亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12具有较大的饱和磁化强度(8μB)。因 其半金属的特性(传导电子具有100％的自旋极化) ，本发明的亚铁磁性半金属 LaCu3Fe2Re2O12可作为自旋极化电子注入源，在自旋阀、隧道结等磁电子器件中的应用将使 巨磁电阻器件在质量和性能上迈上新台阶。 4 CN 111574199 A 说　明　书 3/5 页 附图说明 以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中： 图1为本发明实施例1的亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12的XRD图谱； 图2为本发明实施例1的亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12的磁化率随温度变化曲线； 图3为本发明实施例1的亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12的磁化强度随磁场强度变 化曲线； 图4为本发明实施例1的亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12的磁阻随温度变化曲线；和 图5A和图5D为本发明实施例1的亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12的态密度图； 图5B和图5C为本发明实施例1的亚铁磁性半金属LaCu3Fe2Re2O12的能带图。