[發明專利]拓撲磁結構及其制備方法、拓撲磁結構調控方法及存儲器

在審

• 申請號: 202010597022.6
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111799369A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 侯志鵬;高興森;王亞棟;衛智健
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L43/02
• 分類號: H01L43/02;H01L43/08;H01L43/10;H01L43/12;G11C11/16
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 郭瑋

1.一種拓撲磁結構材料，其特征在于，包括層疊設置的鐵電襯底、緩沖層和具有磁性斯格明子結構的多層膜結構，所述緩沖層設于所述鐵電襯底與所述具有磁性斯格明子結構的多層膜結構之間，所述具有磁性斯格明子結構的多層膜結構包括重金屬層、磁性層和非磁性層，所述磁性層設于所述重金屬層與所述非磁性層之間，所述重金屬層與所述非磁性層的材料不同，所述拓撲磁結構材料具有介于垂直各向異性與水平各向異性之間的臨界各向異性，并且所述拓撲磁結構材料存在界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。

2.根據權利要求1所述的拓撲磁結構材料，其特征在于，所述重金屬層的材料選自Pt或Ir中的任意一種。

3.根據權利要求1所述的拓撲磁結構材料，其特征在于，所述磁性層可以為單層或者相鄰的多層；和/或，所述磁性層為單層，所述磁性層的材料選自Co、Ni及Fe中的任意一種；和/或，所述磁性層為相鄰的多層，每一層磁性層的材料為單一元素，所述磁性層的材料選自Co、Ni及Fe中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的拓撲磁結構材料，其特征在于，所述非磁性層的材料選自Ta、Ir、IrMn、MgO及TaO中的任意一種或多種。

5.根據權利要求1所述的拓撲磁結構材料，其特征在于，所述鐵電襯底具有電致伸縮特性，選自PMN-PT、PZN-PT、PIN-PMN-PT的弛豫鐵電材料中的任意一種或多種；和/或，所述緩沖層的材料選自Ta、Pt和Ru中的任意一種或多種。

6.根據權利要求1-5任一項所述的拓撲磁結構材料，其特征在于，單層所述重金屬層的厚度為1nm～5nm；和/或，單層所述磁性層的厚度為0.5nm～1.5nm；和/或，單層所述非磁性層的厚度為1nm～5nm。

7.根據權利要求6所述的拓撲磁結構材料，其特征在于，所述鐵電襯底的厚度為大于100微米；和/或，所述緩沖層的厚度為5nm～100nm。

8.一種拓撲磁結構，其特征在于，為權利要求1-7任一項所述的拓撲磁結構材料自所述具有磁性斯格明子結構的多層膜結構沿層疊方向向下進行點陣刻蝕得到的納米點陣列，刻蝕至所述具有磁性斯格明子結構的多層膜結構與所述緩沖層的界面，所述拓撲磁結構能夠通過電場的變化在斯格明子、條帶疇和渦旋疇這三種拓撲態之間轉變。

9.根據權利要求8所述的拓撲磁結構，其特征在于，所述納米點陣列的納米線直徑為200nm～500nm；和/或，所述納米點陣列中相鄰的納米線之間的距離為大于200nm。

10.一種如權利要求8-9任一項所述的拓撲磁結構的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在鐵電襯底上依次沉積緩沖層和具有磁性斯格明子結構的多層膜結構，得到拓撲磁結構材料；

沿層疊方向，自所述具有磁性斯格明子結構的多層膜結構向下進行點陣刻蝕至所述多層膜結構與所述緩沖層的界面，刻蝕掉局部的所述具有磁性斯格明子結構的多層膜結構，得到納米點陣列。

11.根據權利要求10所述的拓撲磁結構的制備方法，其特征在于，刻蝕的步驟包括：

在具有磁性斯格明子結構的多層膜結構的表面上鋪設具有確定直徑的單層密堆排列聚苯乙烯球模板；

對鋪設聚苯乙烯球模板的拓撲磁結構進行氧等離子刻蝕，使得聚苯乙烯球的尺寸縮小；

將進行氧等離子刻蝕后的拓撲磁結構進行氬等離子刻蝕，使得拓撲磁結構未被聚苯乙烯球覆蓋的表面被刻蝕，刻蝕至所述具有磁性斯格明子結構的多層膜結構與所述緩沖層的界面；

刻蝕后去除聚苯乙烯球模板。

12.一種存儲器，其特征在于，包括如權利要求8-9任一項所述的拓撲磁結構。