CrOCl层展现出无与伦比的热稳定性，推动下一代电子技术

来自 实验室仪器网

科学家们已经表明，CrOCl的层状结构在高温下保持稳定，使其成为下一代CMOS和自旋电子器件的有力竞争者。

发表在《先进材料界面》上的一项研究表明，CrOCl（一种二维过渡金属卤氧化物）在比半导体加工所需的温度高得多的温度下仍能保持其结构和磁性能。

研究人员使用差示扫描量热法、热重分析、温度相关X射线衍射和拉曼光谱，检查了块状、少层和单层形式的CrOCl的热稳定性。

为什么CrOCl脱颖而出

CrOCl因其层状反铁磁结构和卓越的稳定性而成为一种很有前途的材料。它结晶为低对称斜方晶Pmmn结构，由被氯原子隔开的Cr-O双层组成。薄层间键合，可与石墨烯和MoS相媲美2，意味着剥落很容易发生成单独的二维层或更复杂的异质结构。

其强大的光学和磁各向异性产生了独特的行为，例如相称-不相称相变、反铁磁-亚铁磁开关、自旋-声子耦合以及磁性上部结构的形成。到目前为止，大多数关于CrOCl的研究都集中在其磁性能上，但热稳定性对于高温制造工艺同样重要。

跨尺寸的严格测试

该团队利用高纯度Cr的化学气相传输合成了高质量的单晶CrOCl薄片2O3和CrCl3粉末。晶体在定制的石英管炉内以810°C至950°C的温度梯度生长。

X射线衍射和扫描透射电镜证实了晶体结构和质量。拉曼、X射线光电子和波长色散光谱分析了加热前后的剥落薄片。在惰性氩气气氛中进行差示扫描量热法和热重分析，探测了高达1000°C的分解机理，并使用物性系统测量了磁性能。

高温性能

CrOCl晶体在环境条件下表现出优异的回弹性，即使在长时间暴露在空气中或去角质后也没有明显的降解。

热分析揭示了一个两步分解过程：从固体到液体的第一次转变发生在550°C左右，而第二次转变发生在620°C附近，标志着热分解的开始，结构和化学计量的变化以及热流的急剧下降证明了这一点。

DSC和TGA之间的轻微温度差异（~20°C）归因于测量原理和活化能垒的差异。

拉曼光谱仪证实，CrOCl层的变薄会略微降低稳定性。对于单层和少层样品，分解在500°C至550°C之间开始，仍远高于CMOS制造所需的典型350-400°C。拉曼强度随着温度的升高而下降，表明结晶度降低并增加缺陷形成。

高温相变还导致氯释放和表面氧化铬（Cr2O3）层，这有助于限制进一步的降解。

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