[發明專利]基于非晶SmCo的磁電耦合異質結結構及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810072164.3
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108251799B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 梁文會;胡鳳霞;熊杰夫;李佳;喬凱明;劉瑤;匡皓;王晶;孫繼榮;沈保根
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/34;C23C14/35;H01L43/10;H01L43/12
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅;趙巖

1.一種具有面內磁各向異性和磁電耦合性質的異質結結構，所述異質結結構依次包括：(011)取向的單晶襯底、非晶SmCo膜層和Cr覆蓋層。

2.根據權利要求1所述的異質結結構，其中，所述非晶SmCo膜層的厚度為1～500nm。

3.根據權利要求2所述的異質結結構，其中，所述非晶SmCo膜層的厚度為10～100nm。

4.根據權利要求1所述的異質結結構，其中，所述非晶SmCo膜層的組成為Sm_1-xCo_x，其中x＝0.56～0.92。

5.根據權利要求1所述的異質結結構，其中，所述單晶襯底為PMN-PT、SrTiO₃或LaAlO₃。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的異質結結構，其中，所述異質結結構的面內磁各向異性常數隨單晶襯底的晶胞參數可調節。

7.根據權利要求1所述的異質結結構，當襯底為單晶PMN-PT時，所述的異質結結構兼具面內磁各向異性和電場調控的非易失性各向異性磁記憶效應。

8.根據權利要求1至5和7中任一項所述的異質結結構，其中，當所述單晶襯底為PMN-PT時，所述異質結結構還包括位于PMN-PT單晶襯底背面的金屬電極。

9.根據權利要求8所述的異質結結構，其中，所述金屬電極的材料為Au、Ag、Cu、Al、In、Ni和Fe中的一種或多種。

10.根據權利要求8所述的異質結結構，其中，所述金屬電極的厚度為50～500nm。

11.權利要求1至10中任一項所述的異質結結構的制備方法，包括如下步驟：

1)按化學式Sm_1-xCo_x配制SmCo靶材的原料，在電弧爐中熔煉成合金錠，其中x＝0.56～0.92；

2)將步驟1)熔煉好的合金錠融化后倒入磁控濺射靶材石英模具中，冷卻后打磨、切割得到SmCo靶材；

3)利用磁控濺射技術使用步驟2)制得的SmCo靶材以及Cr靶材在(011)取向的單晶襯底上依次形成非晶SmCo膜層和Cr覆蓋層，得到所述異質結結構。

12.根據權利要求11所述的制備方法，其中，當所述單晶襯底為PMN-PT時，所述制備方法還包括：4)將步驟3)得到的以PMN-PT為襯底的異質結結構在PMN-PT襯底背面利用離子束蒸發的方法蒸鍍金屬電極。

13.根據權利要求12所述的制備方法，其中，所述金屬電極的材料為Au、Ag、Cu、Al、In、Ni和Fe中的一種或多種。

14.根據權利要求12所述的制備方法，其中，所述金屬電極的厚度為50～500nm。

15.根據權利要求11至14中任一項所述的制備方法，其中，所述步驟3)可以具體地包括：將單晶襯底加熱到300～500K，預濺射SmCo靶材1～20min后開始生長10～100nm厚的非晶SmCo膜層，然后再將溫度降到室溫，生長50～500nm厚的Cr覆蓋層。