[發(fā)明專利]一種二維柔性磁存儲陣列及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810803231.4
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN109216401B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: H01L27/22
• 分類號: H01L27/22;H01L43/10
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳丹艷

本發(fā)明公開了一種二維柔性磁存儲陣列及其制備方法，其采用三明治結(jié)構(gòu)，設(shè)計合理，通過精確控制生長源的溫度、比例、生長時間來生長空位摻雜的III?VI族硫?qū)倩飳右赃_到電學(xué)調(diào)控的可實現(xiàn)性，從而實現(xiàn)各磁存儲單元器件及二維柔性磁存儲陣列的存儲與記錄功能，其磁矩調(diào)控范圍為0～1μB，可在在液氮低溫到室溫，空氣環(huán)境或真空環(huán)境中使用，磁存儲功能穩(wěn)定，結(jié)合柔性基底，應(yīng)用范圍廣泛，適用性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁存儲與磁記錄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二維柔性磁存儲陣列及其制備方法。

背景技術(shù)

自上世紀90年代以來，電子信息產(chǎn)業(yè)取得了舉世矚目的成就。現(xiàn)代信息存儲技術(shù)不僅使信息存儲高密度化，而且使信息存儲與快速檢索結(jié)合起來，已成為信息工作發(fā)展的基礎(chǔ)，在工業(yè)自動化、嵌入式計算、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)存儲、汽車和航空航天等重要的民生、國防領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值。其中磁儲存技術(shù)具有存儲數(shù)據(jù)非易失性、壽命長、低功耗、抗輻射等諸多優(yōu)點，已成為現(xiàn)代信息存儲技術(shù)的支柱。

隨著人們對隨身智能設(shè)備、可穿戴電子和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的需求日益旺盛，柔性磁存儲技術(shù)電池儲能技術(shù)的突破將成為其進一步發(fā)展的關(guān)鍵。現(xiàn)有的磁存儲芯片在應(yīng)用中受到很大限制，往往表現(xiàn)在使用溫度、環(huán)境對磁性功能的影響，從而導(dǎo)致磁存儲芯片在應(yīng)用過程中的適用范圍小，功能性差，不穩(wěn)定等。

2016年，國際團隊首先將高性能磁性存儲芯片移植到一塊柔性塑料表面，且無損其性能，得到的透明薄膜狀柔性“智能塑料”芯片，具有有優(yōu)異的數(shù)據(jù)存儲和處理能力，有望成為柔性輕質(zhì)設(shè)備設(shè)計和研制的關(guān)鍵元件。然而，這一技術(shù)主要采用的是剝離、轉(zhuǎn)移等方法，仍無法脫離傳統(tǒng)的磁性存儲芯片制備方法，且工藝繁復(fù)，成本高。盡管科學(xué)家已在不同存儲芯片和材料上進行了多項研究，但在柔性基底上直接構(gòu)造及應(yīng)用高性能存儲芯片的方式仍面臨巨大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種二維柔性磁存儲陣列及其制備方法，解決了上述背景技術(shù)中磁存儲材料的制備和應(yīng)用的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供了一種二維柔性磁存儲陣列，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(shè)置的第一導(dǎo)電電極、三明治結(jié)構(gòu)和第二導(dǎo)電電極；所述三明治結(jié)構(gòu)自下而上依次為第一BN層/空位摻雜的III-VI族硫?qū)倩飳?第二BN層，所述III-VI族硫?qū)倩锏幕瘜W(xué)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?qū)倩镏械腗原子缺陷；所述磁存儲單元器件通過第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極施加的垂直電場，調(diào)節(jié)所述空位摻雜的III-VI族硫?qū)倩飳拥拇判再|(zhì)在非磁和鐵磁半金屬性之間轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)磁存儲功能，所述磁存儲單元器件的磁矩調(diào)控范圍為0～1μB。

在本發(fā)明一較佳實施例中，所述第一BN層和第二BN層的厚度均為1～3分子層。

在本發(fā)明一較佳實施例中，所述III-VI族硫?qū)倩飳拥暮穸葹閱畏肿訉拥叫∮?00nm。

在本發(fā)明一較佳實施例中，所述第一導(dǎo)電電極和第二導(dǎo)電電極為非磁性材料，包括Au、Ti/Au。

在本發(fā)明一較佳實施例中，所述柔性基底包括PET、聚酰亞胺薄膜。

本發(fā)明還提供了上述二維柔性磁存儲陣列的制備方法，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(dǎo)電電極陣列及引線；

2)采用轉(zhuǎn)移技術(shù)將生長在銅箔上的BN二維材料轉(zhuǎn)移至第一導(dǎo)電電極表面，重復(fù)轉(zhuǎn)移過程使BN二維材料厚度為1～3分子層，構(gòu)成第一BN層；