含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法与流程

本申请涉及材料科学领域，尤其涉及一种含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法。

背景技术：

过渡金属钌氧化物属于强关联体系，这类氧化物有着丰富的物理特性。比如，srruo3具有铁磁性、反常霍尔效应和光致伸缩性，sr2ruo4具有超导效应。此外在应用方面，钌氧化物例如srruo3有着极好金属性，且在大多数氧化物材料上能够外延生长并保持原子级平整的表面，因此被视为良好的电极材料。

srruo3还可以在电化学反应(比如，析氧反应)中起到催化剂的作用。

目前以钌氧化物为母体的新材料制备以及相应的性质调控方法主要有金属掺杂以及氧空位调控。金属掺杂的方法需要复杂的制作过程，不利于大范围生产应用，且掺杂组分仅限于金属阳离子。而氧空位的调控方法所能改变的组分仅限于氧离子且调控程度较小。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前以钌氧化物为母体的新材料制备过程复杂且组分改变有局限的问题，提供一种含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法。

一种含氢钌氧化物，所述含氢钌氧化物的结构式为其中，

a为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种；

b为ru或者ru的金属掺杂物，其中ru的金属掺杂物可以是ru与ti、mn、cr、fe、ni、mo、w、ir、v、co、rh、al、sc、zn或者cu中的一种或多种；pm+qn+y＝2x，m≥0，n＞0，x＞0，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。

在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，2＜q≤4。

在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，0＜y≤2n。

在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，0＜y≤n。

在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，所述碱金属元素元素为li、na、k中的一种或多种；

所述碱土金属元素为be、mg、ca、sr、ba中的一种或多种；

所述稀土金属元素为la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、y和sc中的一种或多种。

在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，所述含氢钌氧化物为aruo3hy，其中0＜y≤1。

在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物，所述含氢钌氧化物为a2ruo4hy，其中0＜y≤1。

一种钌氧化物物性的调控方法，包括以下步骤：

s102，提供结构式为ambnox的氧化物，其中，m≥0，n＞0，x＞0，a为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，b为ru或者ru的金属掺杂物，其中ru的金属掺杂物可以是ru与ti、mn、cr、fe、ni、mo、w、ir、v、co、rh、al、sc、zn或者cu中的一种或多种；

s104，提供离子液体，所述离子液体中包含氢离子和氧离子，将所述氧化物置于所述离子液体中；

s106，向所述离子液体施加电场，从而使得所述离子液体中的氢离子插入所述氧化物，以形成结构式为的含氢钌氧化物，其中，pm+qn+y＝2x，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。

一种钌氧化物物性的调控方法，包括以下步骤：

s202，提供结构式为ambnox的氧化物，其中，m≥0，n＞0，x＞0，a为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，b为ru或者ru的金属掺杂物，其中ru的金属掺杂物可以是ru与ti、mn、cr、fe、ni、mo、w、ir、v、co、rh、al、sc、zn或者cu中的一种或多种；

s204，提供金属催化剂和含氢反应气体；

s206，加热升温至20摄氏度至200摄氏度，使所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢原子，所述氢原子扩散插入所述氧化物中以形成结构式为的含氢钌氧化物，其中，pm+qn+y＝2x，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。

一种电子器件，包括上述任一项所述的含氢钌氧化物。

本申请提供了一种含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法。本申请通过钌氧化物物性的调控方法制备出所述含氢钌氧化物。所述含氢钌氧化物的结构式为其中，a为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，b为ru或者ru的金属掺杂物，其中ru的金属掺杂物可以是ru与ti、mn、cr、fe、ni、mo、w、ir、v、co、rh、al、sc、zn或者cu中的一种或多种，pm+qn+y＝2x，m≥0，n＞0，x＞0，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。所述含氢钌氧化物大幅度的改变了钌氧化物的性质，拓宽了钌氧化物的应用前景。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的钌氧化物物性的调控方法的流程图；

图2为本申请一个实施例提供的钌氧化物物性的调控方法的流程图；

图3为本申请一个实施例提供的srruo3薄膜结构的x射线衍射图；

图4为本申请一个实施例提供的离子液体调控下srruo3薄膜结构变化的x射线衍射图；

图5为本申请一个实施例提供的离子液体调控下srruo3薄膜中ru的硬x射线吸收谱；

图6为本申请一个实施例提供的离子液体调控下srruo3薄膜结构变化的x射线衍射图；

图7为本申请一个实施例提供的离子液体调控前后srruo3hy中h含量的变化示意图；

图8为本申请一个实施例提供的在o1818的氛围中离子液体调控前后的srruo3hy中o18含量的变化示意图；

图9为本申请一个实施例提供的离子液体调控下caruo3薄膜结构变化的x射线衍射图；

图10为本申请一个实施例提供的氢气氛催化下caruo3薄膜结构变化的x射线衍射图；

图11为本申请一个实施例提供的离子液体调控的过程中sr2ruo4hy的x射线衍射变化图；

图12为本申请一个实施例提供的离子液体加氢过程中srruo3的铁磁态随着h含量改变的示意图；

图13为本申请一个实施例提供的有拓扑霍尔效应样品的氢含量示意图；

图14为本申请一个实施例提供的srruo3加氢过程中实现铁磁态和顺磁态切换的示意图；

图15为本申请一个实施例提供的在不同电压下的拓扑霍尔变化示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本申请提供的含氢钌氧化物、电子器件及钌氧化物物性的调控方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请一个实施例中提供一种含氢钌氧化物的结构式为其中，

a为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种；

b为ru或者ru的金属掺杂物，其中ru的金属掺杂物可以是ru与ti、mn、cr、fe、ni、mo、w、ir、v、co、rh、al、sc、zn或者cu中的一种或多种；

pm+qn+y＝2x，m≥0，n＞0，x＞0，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。

本实施例中，提供的所述含氢钌氧化物可以有多种的结构形式。比如所述含氢钌氧化物可以是其中钌元素的价态可以是大于+2价到+8价不等。随着氢元素不断插入原来的钌氧化物，所述含氢钌氧化物中钌元素的价态降低，最终形成结构式为的所述含氢钌氧化物。

在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物中2＜q≤4。

在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物中0＜y≤2n。在一个实施例中，所述的含氢钌氧化物中0＜y≤n。可以理解，还可以设置0＜y≤3n的范围。

在一个实施例中，所述碱金属元素为li、na、k、中的一种或多种。所述碱土金属元素为be、mg、ca、sr、ba中的一种或多种。所述稀土金属元素为la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、y和sc中的一种或多种。a可以是所述碱土金属元素或者所述稀土金属元素中的一种或多种元素组成的合金。比如，所述含氢钌氧化物可以是(srla)

,ruo3hy、sr(mn,ru)o3hy、ca(rh,ru)o3hy、ba(ti,ru)o3hy、li(co,ru)o3hy、la(ni,ru)o3hy、sr(ru,al)o3hy、ho(mn,ru)o3hy、(dy,nd)(ru,sc)o3hy、mg(ru,mo)o3hy、ca(ru,ni)o3hy、tb(ru,w)o3hy、(na,lu)(fe,ru)o3hy、(sm,eu)(ru,ti)o3hy、sr2(ru,ir)o4hy、sr3ru2o7hy、(ca,ba)3(mn,ti)2o7hy、y3(ru,fe)5o12hy、mg(ru,fe)12o19hy、mg(fe,ru)2o4hy。在一个实施例中，所述含氢钌氧化物为aruo3hy，其中0＜y≤1。在一个具体的实施例中，所述含氢钌氧化物为srruo3hy，所述含氢钌氧化物srruo3hy薄膜的面外晶格常数比srruo3的面外晶格常数大0到3.3％。本实施例中，a为sr元素。本实施例中，当y是从0到1的不同数值时，srruo3hy的面外晶格常数可以是不同的数值，y数值越大，srruo3hy面外晶格常数越大，srruo3hy的面外晶格常数最大可以达到比srruo3的面外晶格常数大3.3％的效果。

在一个实施例中，所述含氢钌氧化物为srruo3hy，其中0.2≤y≤1。本实施例中，通过不同的调控方法可以得到y的范围是0.2≤y≤1的所述含氢钌氧化物srruo3hy。

在一个实施例中，所述含氢钌氧化物为a2ruo4hy，其中0＜y≤1。本实施例中的a可以是碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种，或者是两种及以上组成的合金。

在一个实施例中，提供一种钌氧化物物性的调控方法。所述钌氧化物物性的调控方法涉及到粒子的插入或者抽出的方法。所述钌氧化物物性的调控方法包括以下步骤：

s102，提供结构式为ambnox的氧化物，其中，a为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种。b为ru或者ru的金属掺杂物，其中ru的金属掺杂物可以是ru与ti、mn、cr、fe、ni、mo、w、ir、v、co、rh、al、sc、zn或者cu中的一种或多种。

本步骤中，可以直接提供结构式为ambnox的所述氧化物。也可以是通过相应的工艺步骤先制备结构式为amrunox的所述氧化物。这里钌氧化物的具体结构并不作具体的限定，a元素可以是碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种。a也可以是多元素。比如所述氧化物amrunox可以是(sr,la)ruo3、(na,lu)(fe,ru)o3、(ca,ba)3(mn,ti)2o7、(dy,nd)(ru,sc)o3或者(sm,eu)(ru,ti)o3。

s104，提供离子液体，所述离子液体中包含氢离子和氧离子，将所述氧化物置于所述离子液体中。

所述离子液体的类型可以是多种的，只要能够通过水解或者其它途径提供所需氢离子即可。结构式为amrunox的所述氧化物可以浸没在所述离子液体中。这样扩大了结构式为amrunox的所述氧化物与所述离子液体202接触面积，便于所述离子液体中的离子扩散进入结构式为amrunox的所述氧化物。

s106，向所述离子液体施加电场，从而使得所述离子液体中的氢离子插入所述氧化物，以形成结构式为的含氢钌氧化物，其中，pm+qn+y＝2x，m≥0，n＞0，x＞0，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8。

本步骤中，向所述离子液体施加电场的方法可以有多种。在一个实施例中提供电源以及两个电极。将所述两个电极间隔设置并分别与所述电源电连接。所述两个电极的形状不限，可以是平行板电极、棒状电极、金属网电极。在一个实施例中，所述两个电极为弹簧状金属丝构成的电极。所述电源可以为各种直流、交流电源等。所述电源的电压可调，可以用来控制反应的时间。在间隔设置的所述两个电极之间可以形成定向的电场。所述两个电极与所述电源的连接方式不限，可以通过开关控制对所述两个电极施加电压。也可以通过所述电源与所述两个电极的连接方式来控制施加电场的方向。

本实施例中，采用离子液体加电场的方法实现h离子的插入或抽出或者h原子的插入或抽出。当将所述离子液体处于高电势，结构式为amrunox的所述氧化物处于低电势。带正电的氢离子从高电势区扩散进入低电势区。带负电的氧离子从低电势区扩散进入高电势区。结构式为amrunox的所述氧化物中插入氢离子，同时可能适当的抽出氧离子。本实施例中，所述钌氧化物物性的调控方法形成的结构式为的所述含氢钌氧化物的面外晶格常数增大。同理，所述含氢钌氧化物中的h离子或者h原子的抽出过程与前述h离子或者h原子的插入过程是相反的过程。具体h离子或者h原子的插入过程或者抽出过程可以通过设置施加电场的方向进行改变。

在一个实施例中，一种钌氧化物物性的调控方法，包括以下步骤：

s202，提供结构式为ambnox的氧化物，其中，a为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种。b为ru或者ru的金属掺杂物，其中ru的金属掺杂物可以是ru与ti、mn、cr、fe、ni、mo、w、ir、v、co、rh、al、sc、zn或者cu中的一种或多种。

本步骤中，可以直接提供结构式为ambnox的所述氧化物。也可以是通过相应的工艺步骤先制备结构式为amrunox的所述氧化物。这里钌氧化物的具体结构并不作具体的限定，a元素可以是碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种。a也可以是多元素。比如所述氧化物amrunox可以是(sr,la)ruo3、(na,lu)(fe,ru)o3、(ca,ba)3(mn,ti)2o7、(dy,nd)(ru,sc)o3或者(sm,eu)(ru,ti)o3。

s204，提供金属催化剂和含氢反应气体。

本步骤中，所述金属催化剂并不具体限制，只要能催化氢气分解产生氢离子即可。所述金属催化剂的材质可以是各种金属，如铂、钯、金等。优选地，所述金属催化剂可以是铂或钯。所述金属催化剂的结构可以是金属的纳米薄膜、纳米颗粒或条状电极。可以理解，所述金属催化剂还可以与构式为amrunox的所述氧化物的表面接触，以促进所述氢离子插入结构式为amrunox的所述氧化物。

s206，加热升温从20摄氏度至200摄氏度，使所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢原子，所述氢原子扩散插入所述氧化物中以形成所述含氢钌氧化物，其中，0＜y≤1。

本步骤中设置适当的反应条件，使得氢原子扩散插入结构式为ambnox的所述氧化物中，以形成结构式为的所述含氢钌氧化物。所述金属催化剂可以提前与结构式为amrunox的所述氧化物混合。在加热升温过程中，所述含氢反应气体在所述金属催化剂的作用下产生氢原子。所述氢原子扩散插入结构式为amrunox的所述氧化物中。一般室温下氢气在催化剂的作用下就可以对过渡金属氧化物进行氢化。但为了加快氢化速率，一般对其体系进行低温加热。加热所述反应腔以使所述氢气氛围的温度升高。所述升温过程，对于加热温度并不作具体限定只要能促进所述氢原子的产生即可。在一个实施例中，所述氢气氛围的温度范围为20摄氏度至200摄氏度。优选地，所述氢气氛围的温度是150摄氏度。

本实施例中，所述钌氧化物物性的调控方法为金属催化剂加氢的方法，可以在一反应腔中进行。所述反应腔的具体形式不限。在一个实施例中，所述反应腔为球体，具有开口以便放取试验样品。所述反应腔还具有充、放气口，观察窗，加热装置以及抽真空装置。将所述含氢反应气体充入所述反应腔体。所述反应腔可以保持动态平衡的压强。所述含氢反应气体可以为纯氢气。为了安全起见和隔绝空气中的氧气，可以在氢气中混合缓释气体。因此，通入的所述氢气，也可以是氢气和缓释气体不同比例的混合气体。所述缓释气体可以为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气。所述氢气与所述缓释气体的混合气体中，所述氢气的体积含量是3％-100％。在一个实施例中，所述缓释气体选择氩气。优选地，采用氢气和氩气的体积比为5：95的混合气体。

本实施例中，采用金属催化剂加氢的方法实现粒子的插入或抽出。将结构式为amrunox的所述氧化物通过金属催化剂加氢的方法，实现对结构式为amrunox的所述氧化物中氢原子的插入或抽出。在结构式为amrunox的所述氧化物中插入或抽出氢原子改变了结构式为amrunox的所述氧化物的晶格，以形成结构式为的所述含氢钌氧化物。

在一个实施例中，所述提供结构式为amrunox的氧化物，其中，a为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种，步骤包括：

s101，提供衬底，所述衬底包括陶瓷衬底、玻璃衬底、金属衬底或者聚合物衬底。s103，在所述衬底表面沉积结构式为amrunox的所述氧化物薄膜。

本实施例中，提供一种结构式为amrunox的所述氧化物薄膜的制备方法。当然可以理解，结构式为amrunox的所述氧化物薄膜可以采用其他的工艺方法进行制备。

具体的，本申请中所述含氢钌氧化物的调控方法可以简单概括为：

首先，制备结构式为amrunox的氧化物，其中，a为碱金属元素、碱土金属元素和稀土金属元素中的一种或多种。可以采用离子溅射、脉冲激光沉积、磁控溅射、分子束外延、化学气相沉积以及溶胶-凝胶的方法在衬底上制备结构式为amrunox的所述氧化物。所述衬底并不限制，只要能够形成结构式为amrunox的所述氧化物即可。所述衬底可以是陶瓷材料、玻璃材料、金属材料或者聚合物材料。比如，所述衬底可以是si，srtio3，laalo3或者al2o3。

其次，制备所述含氢钌氧化物。所述含氢钌氧化物的结构式为其中，0＜y≤1。可以采用氢气催化加氢或者离子液体加氢的方法向所述氧化物amrumox中插入氢离子。

最后，以不同的实施例给出所述含氢钌氧化物其中，0＜y≤1的具体证明及相关性能的表征。

在一个实施例中，所述含氢钌氧化物可以是srruo3hy，caruo3hy，sr2ruo4hy的形式。

实施例一：结构式为srruo3hy所述含氢钌氧化物的制备和表征。

本实施例中，通过脉冲激光沉积的方式，溅射srruo3靶材，在srtio3沉积生长srruo3薄膜。srruo3薄膜的结构通过x射线衍射仪(x-raydiffraction的缩写xrd)进行表征。通过对srruo3薄膜衍射图谱的分析，获得材料的成分和材料的结构信息。xrd测量结果如图3所示。图3中用星号标出的是衬底srtio3的xrd特征峰(001)和(002)。在衬底特征峰的左侧用箭头指出的峰是srruo3薄膜的特征峰(001)和(002)。

通过离子液体调控的方式，对pt电极施加正的电压，使得srruo3薄膜的表面电极处于低电势，此时h离子会插入到srruo3薄膜中。在离子液体调控过程中，原位的测量在衬底srtio3(002)附近的xrd图谱，并监控srruo3薄膜的结构变化，如图4所示。h离子会插入到srruo3薄膜就可以实现srruo3hy，0＜y≤1，并且能够施加不同的电压改变插入到srruo3薄膜中的h离子的含量。

图4中黑白色的深浅代表着xrd峰的强度，颜色越浅xrd峰强越高。从图4中发现随着电压的增加，srruo3薄膜(002)的特征峰向角度较小的方向偏移。当外加电压高于1.8v，srruo3薄膜(002)的特征峰明显向角度较小的方向偏移。这表明了srruo3薄膜的面外晶格常数有明显的增大。最终当电压达到2.5v之后，srruo3薄膜(002)的特征峰就不再移动。在电压≥2.5v时，srruo3达到最大加氢态，此时的xrd表明面外晶格常数膨胀了3.3％。

请参阅图5，在离子液体调控的过程中同时原位的测量srruo3薄膜中ru的硬x射线谱。如图5所示，可以看出ru的k边谱线在离子液体调控下向左移动，终态的ru降低了1价，反应了离子液体调控下srruo3薄膜发生了电化学反应。当撤去电压时可以发现srruo3薄膜的特征峰的2θ角向初始方向移动(向右)，请参阅图6。当撤去电压的变化稳定后，可以发现srruo3的峰位置相较初始态仍旧偏左，也即经过离子液体调控后的srruo3薄膜的面外晶格常数比初始的srruo3薄膜更大。此时进一步测量撤去电压后srruo3薄膜的二色离子质谱(sims)，得到结果请参阅图7。图7中左边的两条线表示srruo3hy中的h含量，证明在施加电压3.5v经过离子液体调控30分钟并撤去电压后，仍有大约0.2个h残留在srruo3单位原胞中，说明了在离子液体调控的电化学反应中，h离子参与了反应。

另外为了验证离子液体调控氧离子是否参与了电化学反应过程，可以在o¹⁸气氛中进行离子液体调控，并测量撤去调控电压后srruo3薄膜中的o¹⁸含量变化，请参阅图8。如图8所示，在进行离子液体调控后的srruo3hy中o¹⁸含量和初始srruo3薄膜没有变化。这说明了o离子并没有参与到离子液体调控的电化学反应中。可以理解，这里o¹⁸为o¹⁶的同位素，在离子液体调控加电压时，还可能引起o含量的变化。如果过程中o含量有变化，在由o¹⁸组成的o2(氧气)气氛环境下，氧气会融入离子液体并和材料中的氧进行交换。尤其是加电压和撤去电压有一个反复的过程，因此如果调控过程中有氧的变化，应该看到离子液体调控后材料中的o¹⁸含量应该有明显增加，而实际却没有看到材料中o¹⁸含量的变化。以此证明了上述的离子液体调控过程是单纯的向srruo3中加h的过程。此外，结合ru的k边x射线吸收谱的结果，可以确定加氢的终态为srruo3h。

本实施例中，图4和图6还可以反应出srruo3氢化的程度是电压和时间依赖的，因此我们通过控制电压和调控时间实现了srruo3hy的结构以及结构中氢含量参数y从0到1的变化。图5表明在srruo3薄膜中加h最多时ru降低了1价，srruo3结构的晶格膨胀，srruo3发生了反应生成了新材料srruo3hy，0＜y≤1。图6可以说明当撤去施加的电压时，srruo3中加入的h会部分释放出去，但是也会有部分残留。图7可以看出，在撤去施加的电压之后得到的srruo3hy中有残留的h。将图5和图7结合，充分证明了srruo3结构中h的插入，并且srruo3结构的最大加h态是加入了1个h。再结合图6，可以连续调节srruo3hy的h含量从0到1的连续变化，还可以通过控制施加的电压，使得h含量在0.2到1之间进行反复调节。如果还需要得到更低的含氢量，可以用热处理的方式得到更低含氢量的srruo3hy。热处理可以选择在300℃臭氧环境下，退火30min或者在700℃，接近一个大气压的氧气以10℃/min降到室温，最终可以得到最初始的没有h的srruo3。

本实施例中，可以制备srruo3hy，其中h的含量可以从0到1连续可调。并且可以通过改变电场输入的大小控制离子液体中h含量在0.2到1之间实现反复调节，还可以通过热处理使h的含量回复到0。伴随着h的加入，srruo3hy的面外晶格常数比srruo3增大，最大增量为3.3％。在得到srruo3hy的过程中得到了低于4价的钌氧化物，钌元素的最低价态为3。

实施例二：结构式为caruo3hy的所述含氢钌氧化物的制备和表征。

本实施例中，在(la0.3sr0.7)(al0.6ta0.35)o3(简写为lsat)(001)衬底上使用激光脉冲沉积的方式溅射caruo3靶材得到caruo3薄膜。然后通过离子液体调控方式对caruo3薄膜加h。请参阅图9，在加h调控的过程中，原位测量了caruo3薄膜在(002)角度附近的峰位变化。如图9所示，在加h的过程中，caruo3薄膜的面外晶格常数在离子液体调控下膨胀，发生h插入的电化学反应。每条曲线的测量时间固定为10分钟，也即通过离子液体加3.5v以上的正电压达10分钟即可得到caruo3hy氢化的饱和态，其间不同的氢含量可以通过控制电压和调控时间来实现。

此外，采用氢气氛还原的方式也可以实现caruo3氢化过程。请参阅图10，通过caruo3薄膜的xrd图，提供了试验过程中caruo3hy不断氢化的过程。具体试验过程中可以提供金属催化剂pt和含氢反应气体，并与caruo3薄膜充分接触，室温25℃时所述含氢反应气体就可以在所述金属催化剂的作用下产生氢原子，所述氢原子扩散插入所述氧化物caruo3中以形成所述含氢钌氧化物caruo3hy，其中，0＜y≤1。

如图10所示，图中每相邻的两条曲线之间测量的时间间隔为2分钟。也即所述氧化物caruo3经过12分钟达到氢化的饱和程度形成所述含氢钌氧化物caruo3h。可以理解，想得到不同的氢化程度的caruo3hy(y的不同取值)可以通过调节氢化反应的时间来实现。

实施例三：结构式为sr2ruo4hy的所述含氢钌氧化物的制备和表征。

本实施例中，用脉冲激光沉积的方式溅射sr2ruo4靶材在lasralo4(100)取向的衬底上制备得到外延生长的sr2ruo4薄膜。并通过离子液体调控的方式制备得到了sr2ruo4hy。离子液体调控的过程请参阅图11，每条曲线测量间隔为10分钟，当施加3.5v的正电压达10分钟以上可得到sr2ruo4hy的饱和态。

同理控制离子液体调控中施加的电压和调控时间可以实现不同氢含量的sr2ruo4hy，且在撤去施加电压后依旧可以保持调控得到的氢含量。除此之外，还可以采用氢气氛还原的方式实现sr2ruo4氢化过程，具体可参考上述的方法，在此不再赘述。

所述含氢钌氧化物的应用：

以srruo3hy为例，srruo3是一个铁磁金属，tc为150k，在离子液体加氢过程中srruo3的铁磁态随着h含量改变有着丰富的变化。如图12所示，测量2k温度下，不同氢含量(不同调控电压实现)下srruo3hy的霍尔电阻随磁场强度的变化。霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差的效应。这个电势差也被称为霍尔电势差。

srruo3(调控电压为0v)的霍尔电阻由正常霍尔以及铁磁材料特有的反常霍尔共同组成，此外可以看出随着氢含量增加(增加调控电压)srruo3hy的反常霍尔效应减弱，同时在电压为1.8v时(加氢过程中的过渡态)，srruo3hy的输运行为在正常霍尔和反常霍尔之外还叠加了额外的拓扑霍尔的贡献，这一贡献反应了srruo3在氢化过程中出现了对称性破缺的极性结构，同样形成了非平庸的自旋结构。如图13所示，在得到具有拓扑霍尔效应的这一电压值下直接撤去调控电压，再测量sims发现样品中有明显的h含量，且这一h含量相较完全加氢态撤去电压后的h含量有更明显的深度依赖的分布梯度。这说明srruo3hy在过渡态时h浓度随深度有着很明显变化，这是导致对称性破缺并最终表现为拓扑霍尔效应的原因。

此外，当调控电压增加到2.5v，氢含量达到饱和，此时的反常霍尔贡献完全消失，证明了srruo3由铁磁态转为顺磁态。从图14可知，srruo3hy可以通过控制电压开关实现加h多态和加h少态的切换，同时实现了铁磁和顺磁态的切换，如图14所示(此处由于正电极面积较大，从而薄膜表面电极分压更高，导致在1.8v就实现了顺磁态)。

另外，所述含氢钌氧化物在自旋电子学、拓扑量子计算、拓扑量子输运以及拓扑存储器件上存在巨大的潜在应用价值。比如拓扑霍尔效应反应的非平庸磁结构可能是斯格明子的存在(在srruo3hy中可能存在斯格明子)。可自由移动的斯格明子作为信息载体，其工作读写电流仅为传统自旋电子学的万分之一，因此，所述含氢钌氧化物可以制作低能耗非挥发自旋存储器件。

本申请，可以制备所述含氢钌氧化物其中，pm+qn+y＝2x，m≥0，n＞0，x＞0，y＞0，1≤p≤3，2＜q≤8，并且可以控制使所述含氢钌氧化物h的分布具有较大的梯度，从而使在本来没有对称性破缺的非极性结构中(没有拓扑霍尔效应)中诱导出了对称性破缺，并具有拓扑霍尔效应。目前发现具有拓扑霍尔效应的材料非常的少，此外通过界面得到拓扑霍尔效应的结构也十分局限。本申请中的所述含氢钌氧化物的调控方法可以改变h含量。对于h诱导的拓扑霍尔效应可以采用温度和磁场控制，还可以通过一定的h含量来调节。即，可以通过改变施加的电压来改变所述含氢钌氧化物中h的含量，进一步改变拓扑霍尔效应。图15给出了不同电压下的拓扑霍尔变化。

在一个实施例中，提供一种电子器件包括上述任一项所述的含氢钌氧化物。所述电子器件可以是电控开关、磁控开关、逻辑单元、拓扑量子计算器、自旋电子器件以及非挥发自旋存储器件。

本实施例中，可以采用电场控制所述含氢钌氧化物的铁磁-顺磁相变本身实现电控制磁的器件应用。还可以反复的改变所述含氢钌氧化物的磁基态(铁磁和顺磁)，以用作磁开关或者逻辑单元。另外，本申请提供的所述含氢钌氧化物及其调控方法通过施加电场的方法实现了钌氧化物的氢化，调控方法简单易行，制备过程中调控程度较大(srruo3中最大实现了1个h的插入)。对于本申请中，实施例二和实施例三中形成的所述含氢钌氧化物的性能研究还很大的空间。后续的研究可以基于本申请提供的所述含氢钌氧化物进一步的扩大其应用价值。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，随其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。