[發明專利]具有無磁場輔助磁化翻轉效應的單層薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110699600.1
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113257995B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 張靜言;王守國;竇鵬偉;呂浩昌;鄭新奇;申見昕
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12;H01L43/10;G11C11/16
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 楊云

1.一種具有無磁場輔助磁化翻轉效應的單層薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：在襯底基片上制備厚度可控的楔形鐵磁合金單層，所述鐵磁合金包括鐵磁元素和非磁元素，所述楔形鐵磁合金單層的厚度不均一且沿薄膜面內方向單調變化；

所述鐵磁元素為鐵、鈷、鎳、錳、釓和鉻中的一種或多種，所述非磁元素為鉑、鈀、銥、鉭、鉿、金和銠中的一種或多種；

步驟S3：采用高溫快速退火對所述楔形鐵磁合金單層的各個微區域進行有序化處理；

步驟S5：將有序化處理后的所述楔形鐵磁合金單層制成長條，通過離子輻照對所述長條的連續區域進行輻照處理，得到鐵磁合金單層薄膜；

所述離子為He⁺和/或Ga⁺。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述鐵磁元素和所述非磁元素的原子比為32：68~68：32；

所述楔形鐵磁合金單層的厚度范圍為2.5nm-30nm，所述薄膜面內方向單調變化的厚度差為0.1nm/mm-3nm/mm。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中所述厚度可控的楔形鐵磁合金單層通過磁控濺射鍍膜方法并利用磁控濺射系統配合位置可調的楔形擋板附件制備，所述磁控濺射鍍膜方法采用直流濺射工藝，濺射功率為30W-120W。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3包括：

步驟S31：將所述楔形鐵磁合金單層劃分成多個微區域；

步驟S32：利用單色激光器產生激光束流，所述激光束流照射在某一所述微區域的部分區域；

步驟S33：控制所述激光束流連續移動對某一所述微區域進行加熱退火；

步驟S34：采用不同照射能量和照射時間的所述激光束流分別照射所述楔形鐵磁合金單層的不同所述微區域，以調節所述楔形鐵磁合金單層不同所述微區域的有序度。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述激光束流照射在所述楔形鐵磁合金單層上的光斑直徑為0.5μm-1.5μm，所述照射能量為4mW-40mW，所述照射時間為10s-100s，所述有序度范圍為50%-93%。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S5包括：

步驟S51：將有序化處理后的所述楔形鐵磁合金單層制成長條；

步驟S52：沿所述長條的寬度方向劃分出連續的細小區域，對不同的所述細小區域采用不同輻照能量和輻照時間的離子進行輻照處理；

步驟S53：經過所述輻照處理后，得到所述鐵磁合金單層薄膜。

7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述長條的寬度為1μm-30μm，長度為100μm-300μm。

8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述輻照能量為5keV-30keV，所述輻照時間為20s-100s。

9.一種采用如權利要求1-8任意一項所述制備方法制備的具有無磁場輔助磁化翻轉效應的單層薄膜，其特征在于：在所述鐵磁合金單層薄膜中通過1mA-50mA的面內脈沖電流，所述鐵磁合金單層薄膜在垂直薄膜面上的磁化方向變化至相反方向。