[發明專利]一種二維柔性磁存儲陣列及其制備方法

有效

• 申請號: 201810803231.4
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN109216401B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 鄭晅麗;唐唯卿;吳雅蘋;吳志明;張純淼;康俊勇
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L27/22
• 分類號: H01L27/22;H01L43/10
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳丹艷

1.一種二維柔性磁存儲陣列，其特征在于：包括柔性基底和若干磁存儲單元器件，所述磁存儲單元器件陣列排布于柔性基底上；

所述磁存儲單元器件包括自下而上依次層疊設置的第一導電電極、三明治結構和第二導電電極；所述三明治結構自下而上依次為第一BN層/空位摻雜的III-VI族硫屬化物層/第二BN層，所述III-VI族硫屬化物的化學式為MX，其中M為Ga、In中的至少一種，X為S、Se中的至少一種，所述空位為III-VI族硫屬化物中的M原子缺陷；所述磁存儲單元器件通過第一導電電極和第二導電電極施加的垂直電場，調節所述空位摻雜的III-VI族硫屬化物層的磁性質在非磁和鐵磁半金屬性之間轉變，實現磁存儲功能，所述磁存儲單元器件的磁矩調控范圍為0～1μB。

2.根據權利要求1所述的一種二維柔性磁存儲陣列，其特征在于：所述第一BN層和第二BN層的厚度均為1～3分子層。

3.根據權利要求1所述的一種二維柔性磁存儲陣列，其特征在于：所述III-VI族硫屬化物層的厚度為單分子層到小于100nm。

4.根據權利要求1所述的一種二維柔性磁存儲陣列，其特征在于：所述第一導電電極和第二導電電極為非磁性材料，包括Au、Ti/Au。

5.根據權利要求1所述的一種二維柔性磁存儲陣列，其特征在于：所述柔性基底包括PET、聚酰亞胺薄膜。

6.如權利要求1-5任一項所述一種二維柔性磁存儲陣列的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)采用電子束光刻方法在柔性基底上制備第一導電電極陣列及引線；

2)采用轉移技術將生長在銅箔上的BN二維材料轉移至第一導電電極表面，重復轉移過程使BN二維材料厚度為1～3分子層，構成第一BN層；

3)采用分子束外延方法在第一BN層表面生長III-VI族硫屬化物的二維材料，所述III-VI族硫屬化物的化學式為MX，在生長過程中通過控制M源和X源的比例原位形成M空位，構成空位摻雜的III-VI族硫屬化物層；

4)采用步聚2)所述轉移技術將生長在銅箔上的BN二維材料轉移至空位摻雜的III-VI族硫屬化物層表面，重復轉移過程使BN二維材料厚度為1～3分子層，構成第二BN層；

5)采用步聚1)所述電子束光刻方法在第二BN層表面上制備第二導電電極陣列及引線；

6)通過第一導電電極和第二導電電極對空位摻雜的III-VI族硫屬化物層施加范圍為的垂直電壓，完成制備。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：步驟3)所述化學式中M為Ga、In中的至少一種，X為S、Se中的至少一種，所述M源和X源的比例為濃度比7～9:1。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：步聚1)中，所述電子束光刻方法具體步驟為：在柔性基底上旋涂PMMA光刻膠并烘干；接著進行掩膜與電子束光刻，曝光PMMA光刻膠，曝光后用顯影液顯影、定影吹干，得到設計的電極圖形；然后蒸發導電電極金屬，完成后用丙酮剝離光刻膠，形成第一導電電極陣列，然后在第一導電電極上焊接引線。

9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：步聚2)中，所述轉移技術具體步驟為：在生長于銅箔上的大面積BN二維材料表面旋涂一層PMMA，待PMMA固化后，用FeCl₃溶液將銅箔溶解，將帶有BN二維材料的PMMA轉移到第一導電電極陣列表面，之后將其浸泡于丙酮中至PMMA溶解。

10.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：步聚3)，所述分子束外延具體步驟為：將制備了第一導電電極與第一BN層的柔性基底放置于分子束外延系統的真空腔中，腔內放置高純度的M、X生長源，用機械泵、分子泵將生長腔內氣壓10^-7torr以下，分別加熱M源和X源到各自蒸發溫度，其中M源與X源濃度的比率為7～9:1以形成M空位；生長過程保持柔性基底溫度為室溫。