[發明專利]單電子磁電阻結構及其應用

有效

• 申請號: 200910238510.1
• 申請日: 2009-11-27
• 公開（公告）號: CN101853918A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 張佳;溫振超;張曉光;韓秀峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L29/66;H01L27/22;H01L43/12;G11C11/15;G01R33/09
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

1.一種GMR量子點單電子隧穿磁阻結構，其包括一襯底，及其上的底部導電層、第一勢壘層、GMR磁性量子點層、第二勢壘層、頂部導電層。

2.根據權利要求1所述的GMR量子點單電子隧穿磁電阻結構，其特征在于，所述GMR磁性量子點層包括量子點和填充在量子點之間的勢壘材料，該量子點橫向尺寸為0.5～100nm，并且該量子點具有鐵磁層/非磁金屬層/鐵磁層或半金屬層/非磁金屬層/半金屬層的結構，其中所述鐵磁層厚度為0.4～10nm，非磁金屬層厚度為0.4～5nm，半金屬層厚度為0.4～10nm。

3.根據權利要求2所述的GMR量子點單電子隧穿磁電阻結構，其特征在于，所述頂部和底部導電層為非磁金屬材料、鐵磁性金屬材料、半金屬磁性材料或磁性半導體材料，厚度為1～500nm。

4.根據權利要求3所述的GMR量子點單電子隧穿磁電阻結構，其特征在于，

所述的非磁金屬材料包括Au、Pt、Cu、Ru、Al、Cr、Ta、Ag或其合金；

所述的鐵磁性金屬材料包括3d過渡族磁性單質金屬，稀土單質金屬，鐵磁性合金或CMR磁性金屬材料；

所述的半金屬磁性材料包括Fe₃O₄、CrO₂、和Hesuler合金；

所述的磁性半導體材料包括Fe、Co、Ni、V、Mn摻雜的ZnO、TiO₂、HfO₂或SnO₂，或者是Mn摻雜的GaAs、InAs、GaN或ZnTe。

5.根據權利要求4所述的GMR量子點單電子隧穿磁電阻結構，其特征在于，

所述第一、第二勢壘層和填充在量子點中的所述勢壘材料包括金屬氧化物絕緣膜、NaCl薄膜、金屬氮化物絕緣膜、CMR絕緣材料、類金剛石薄膜或由半導體材料制成，厚度為0.5～5.0nm；或為有機絕緣和有機半導體膜，厚度為1～200nm。

6.一種雙勢壘磁性量子點結構，包括核心膜層，其特征在于，所述核心膜層從下至上包括：底部電極、第一勢壘層、磁性量子點層、第二勢壘層以及頂部電極。

7.根據權利要求6所述雙勢壘磁性量子點磁阻結構，其特征在于，所述底部和頂部電極包括非磁金屬材料，厚度為1～500nm。

8.根據權利要求7所述雙勢壘磁性量子點磁阻結構，其特征在于，所述的非磁金屬材料包括Au、Pt、Cu、Ru、Al、Cr、Ta、Ag或其合金。

9.根據權利要求6所述雙勢壘磁性量子點磁阻結構，其特征在于，所述底部和頂部電極包括鐵磁性金屬材料、半金屬磁性材料或磁性半導體材料，厚度為1～500nm。

10.根據權利要求9所述雙勢壘磁性量子點磁阻結構，其特征在于，所述鐵磁性金屬材料包括3d過渡族磁性單質金屬，稀土單質金屬，鐵磁性合金或CMR磁性金屬材料；所述半金屬磁性材料包括Heussler合金；所述磁性半導體材料包括Fe、Co、Ni、V、Mn摻雜的ZnO、TiO₂、HfO₂或SnO₂，或者是Mn摻雜的GaAs、InAs、GaN或ZnTe。

11.根據權利要求6所述雙勢壘磁性量子點磁阻結構，其特征在于，所述磁性量子點層包括量子點和填充在量子點之間的勢壘材料，所述量子點可以由鐵磁性材料、半金屬磁性材料、或者磁性半導體材料制成，其橫向和縱向尺寸為0.5～100nm。

12.根據權利要求11所述雙勢壘磁性量子點磁阻結構，其特征在于，所述鐵磁性金屬材料包括3d過渡族磁性單質金屬，稀土單質金屬，鐵磁性合金或CMR磁性金屬材料；所述半金屬磁性材料包括Heussler合金；所述磁性半導體材料包括Fe、Co、Ni、V、Mn摻雜的ZnO、TiO₂、HfO₂或SnO₂，或者是Mn摻雜的GaAs、InAs、GaN或ZnTe。