[發明專利]納米線的構筑方法及數據存儲方法

在審

• 申請號: 201710261469.4
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107068857A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 龍世兵;李磊磊;滕蛟;劉琦;呂杭炳;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12;B82Y40/00;B82Y25/00;B82Y10/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 韓建偉,謝湘寧

技術領域

本發明涉及納米器件及納米加工技術領域，具體而言，涉及一種納米線的構筑方法及數據存儲方法。

背景技術

基于AMR效應的種類繁多的磁傳感器已經在工業界得到廣泛應用，特別是在信息技術領域，1984年利用AMR效應首次實現了信息的高密度磁存儲，在當時具有劃時代的意義。近年來人們發展了很多新型信息材料和器件。如閃存、阻變存儲器(RRAM)、磁記錄等。

在同一個器件中同時實現阻態和鐵磁性的可控調制，以獲得新型多功能存儲器件，實現存儲器件的多態操作以及多值存儲一直是當前的研究熱點，但是具體如何實現還沒有定論。因此，目前的信息領域急需一種能夠在簡單的結構中實現多態操作以及多值存儲的方法。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種納米線的構筑方法及數據存儲方法，以提供一種能夠在簡單的結構中實現多態操作以及多值存儲的方法。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種納米線的構筑方法，包括以下步驟：S1，在襯底上順序層疊設置下電極層、絕緣層和上電極層，且上電極層或下電極層為鐵磁電極層；S2，向鐵磁電極層上施加正掃描電壓，使下電極層與上電極層之間具有正電勢差，形成納米線。

進一步地，形成鐵磁電極層的材料為Fe、Co或者Ni，優選鐵磁電極層的厚度為30～60nm。

進一步地，當上電極層為鐵磁電極層時，形成下電極層的材料為Pt，優選下電極層的厚度為30～60nm；或當下電極層為鐵磁電極層時，形成上電極層的材料為Pt，優選上電極層的厚度為30～60nm。

進一步地，絕緣層為TiO₂層、HfO₂層或TiO₂層與HfO₂的混合層，優選絕緣層的厚度為10～30nm。

進一步地，在步驟S1中，采用沉積工藝在襯底上形成下電極層，優選形成下電極層的沉積工藝為磁控濺射、離子束濺射或電子束蒸發。

進一步地，在步驟S1中，采用沉積工藝在下電極層上形成絕緣層，優選形成絕緣層的沉積工藝為原子層沉積、磁控濺射或離子束濺射。

進一步地，在步驟S1中，采用沉積工藝在絕緣層上形成上電極層，優選形成上電極層的沉積工藝為磁控濺射、離子束濺射或電子束蒸發。

進一步地，在步驟S1之前，構筑方法還包括在襯底表面設置種子層的步驟，下電極層設置在種子層上。

進一步地，形成種子層的材料為Ti，優選種子層的厚度為5～10nm。

進一步地，采用沉積工藝在襯底表面形成種子層，優選形成種子層的沉積工藝為磁控濺射、離子束濺射或電子束蒸發。

進一步地，在步驟S2中，上電極層為鐵磁電極層，使下電極層接地，并向上電極層施加正掃描電壓，以使上電極層與之間下電極層產生電勢差；或下電極層為鐵磁電極層，使上電極層接地，并向下電極層施加正掃描電壓，以使下電極層與上電極層之間產生電勢差。

進一步地，在步驟S2之后，構筑方法還包括以下步驟：S3，向鐵磁電極層上施加負掃描電壓，使下電極層與上電極層之間具有負電勢差，以使納米線斷裂。

根據本發明的另一方面，提供了一種數據存儲方法，包括：利用上述的構筑方法中的下電極層、絕緣層和上電極層構成存儲器；利用上述的構筑方法形成納米線；向存儲器中的鐵磁電極層上施加負掃描電壓，使下電極層與上電極層之間具有負電勢差，以使納米線在形成和斷裂之間切換，并進行數據存儲。

進一步地，向存儲器的鐵磁電極層上施加正掃描電壓的過程中，同時利用半導體測試儀測試存儲器的電阻值，電阻值由10⁵～10⁷數量級跳變至10²數量級時，此時的正掃描電壓的電壓值為臨界電壓值，當正掃描電壓的電壓值達到臨界電壓值時，停止施加正掃描電壓并開始向鐵磁電極層上施加負掃描電壓，以實現納米線在形成和斷裂之間的切換。