[發(fā)明專利]室溫下具有垂直磁各向異性的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111002843.1
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113921695A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶天曉;趙巍勝;張婕;曹凱華;王海宇;白月
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01L43/06
• 分類號: H01L43/06;H01L43/08;H01L43/10;G06N3/04;G06N3/063;G06N3/08
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮;張德斌

1.一種室溫下具有垂直磁各向異性的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其包括范德華拓撲材料層，以及生長于該范德華拓撲材料層之上的二維磁性材料層，其中，所述范德華拓撲材料層的厚度為5-20nm，所述二維磁性材料層的厚度為1-10nm；

優(yōu)選地，所述范德華拓撲材料層和所述二維磁性材料層的總厚度不超過20nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其中，所述范德華拓撲材料選自強自旋軌道耦合材料；

優(yōu)選地，所述范德華拓撲材料選自Bi₂Se₃，Bi₂Te₃，Bi_xSb_1-x，Sb₂Te₃和(Bi_xSb_1-x)₂Te₃中的一種或兩種以上的組合；更優(yōu)選為Bi₂Te₃；

優(yōu)選地，所述Bi_xSb_1-x中的x的值為0.9；

優(yōu)選地，所述(Bi_xSb_1-x)₂Te₃中的x的取值范圍為0-1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其中，所述二維磁性材料為在室溫下具有磁性的二維范德華材料，優(yōu)選包含F(xiàn)e₃GeTe₂，F(xiàn)e₄GeTe₂，F(xiàn)e₅GeTe₂，Gr₂Ge₂Te₆，CrTe₂中的一種或兩種以上的組合；更優(yōu)選為Fe₃GeTe₂。

4.一種室溫全范德華自旋軌道矩磁存儲器，其中：

該室溫全范德華自旋軌道矩磁存儲器包括依次設(shè)置的底電極層、范德華拓撲材料層、第一二維材料層、勢壘層、第二二維材料層、頂電極；其中，所述范德華拓撲材料層與第一二維材料層構(gòu)成權(quán)利要求1-3任一項所述的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)；優(yōu)選地，所述范德華拓撲材料層的材料為Bi₂Te₃，厚度為8nm；所述第一二維磁性材料層的材料為Fe₃GeTe₂，厚度為3-5nm；所述勢壘層的材料選自h-BN，石墨，MoS₂，WS₂，摻雜的石墨烯中的一種或兩種以上的組合，厚度為1-7nm；第二二維磁性材料層的材料為Fe_5-xGeTe₂，厚度為1-8nm；

或者，該室溫全范德華自旋軌道矩磁存儲器包括依次設(shè)置的底電極層、范德華拓撲材料層、第一二維材料層、拓撲絕緣體層、第二二維材料層、頂電極；其中，所述范德華拓撲材料層與第一二維材料層構(gòu)成權(quán)利要求1-3任一項所述的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)；優(yōu)選地，所述范德華拓撲材料層的材料為Bi₂Te₃，厚度為8nm；所述第一二維磁性材料層的材料為Fe₃GeTe₂，厚度為3-5nm；所述拓撲絕緣體層的材料為Bi₂Te₃，厚度為1-5nm；所述第二二維磁性材料層的材料為Fe₃GeTe₂，厚度為3-5nm。

5.一種實現(xiàn)同或邏輯運算的裝置，其包括一對室溫全范德華自旋軌道矩磁存儲器、字線對和共享位線；所述一對室溫全范德華自旋軌道矩磁存儲器用于存儲二進制權(quán)重；

每個室溫全范德華自旋軌道矩磁存儲器分別與字線對中的一者連接、同時均與共享位線相連；

其中，所述室溫全范德華自旋軌道矩磁存儲器為權(quán)利要求4所述的室溫全范德華自旋軌道矩磁存儲器；

優(yōu)選地，該實現(xiàn)同或邏輯運算的裝置還包括與所述共享位線連接的電壓比較器或者感測放大器；

優(yōu)選地，所述室溫全范德華自旋軌道矩磁存儲器的頂部電極與對應(yīng)字線相連接，底部電極與位線相連接。