[發明專利]一種用于調控金屬性鐵磁體磁性的器件、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202210801656.8
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN115188882A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 陸亞林;吳清梅;傅正平;崔璋璋;王建林;黃浩亮;黃秋萍
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10;H01L43/02;H01L43/12;H01L27/22
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發明涉及磁性存儲技術領域，具體涉及一種用于調控金屬性鐵磁體磁性的器件、制備方法及其應用，器件包括襯底、磁性層、底電極、絕緣層、頂電極，所述磁性層設于所述襯底一側，所述底電極設于所述磁性層背離所述襯底的一側，所述絕緣層設于所述底電極背離所述襯底的一側，所述頂電極設于所述絕緣層背離所述襯底的一側，這種用于調控金屬性鐵磁體磁性的器件，通過電場調控金屬性鐵磁體磁性，解決了現有的電場難以有效調控金屬鐵磁性磁體的磁學性能的問題。

技術領域

本發明涉及磁性存儲技術領域，具體涉及一種用于調控金屬性鐵磁體磁性的器件、制備方法及其應用。

背景技術

磁性存儲作為新型存儲器，其將信息存儲于磁性層的磁化方向中，并且具有讀寫速度快、能耗低以及無限期的數據存儲能力等特點。因此，磁性存儲器件在未來的存儲領域具有較大的潛力。但是，磁性儲存器的數據寫入過程一直限制著其發展，研究者們一直力求找到與現有集成電路技術兼容的，并且能耗低的數據寫入方式。

為了實現利用電學方式在磁性存儲單元中寫入數據并且降低功耗，研究者們發現在自旋閥結構中，利用自旋傳輸矩(STT)以及自旋軌道矩(SOT)能夠有效降低數據寫入的電流密度。但是當前的技術仍然要求較大地電流密度產生足夠強的自旋力矩來翻轉自由層的磁化方向，因此，仍然存在著較高的能量損耗以及由于大電流密度帶來的副效應損害自旋閥結構的風險。

為了進一步降低寫入的電流密度，研究者們發現利用電場寫入或者輔助寫入數據能夠有效降低能耗。但是由于金屬性鐵磁體具有較高的電子濃度，對外部電場具有屏蔽作用，因而外電場只能作用于鐵磁層的表面原子層，因而大大降低電場調控磁性層磁學性能的效果。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明。

發明內容

本發明的目的在于解決現有的電場難以有效調控金屬鐵磁性磁體的磁學性能的問題，提供了一種用于調控金屬性鐵磁體磁性的器件、制備方法及其應用。

為了實現上述目的，本發明公開了一種用于調控金屬性鐵磁體磁性的器件，包括襯底、磁性層、底電極、絕緣層、頂電極，所述磁性層設于所述襯底一側，所述底電極設于所述磁性層背離所述襯底的一側，所述絕緣層設于所述底電極背離所述襯底的一側，所述頂電極設于所述絕緣層背離所述襯底的一側。

所述磁性層為范德瓦爾斯金屬性鐵磁體。

所述絕緣層為氧化鎂。

所述底電極和頂電極均為鉻/金電極。

所述磁性層的厚度為10nm-50nm。

所述絕緣層的厚度為10nm-20nm。

所述底電極的厚度為3nm-10nm/20nm-30nm。

所述頂電極的厚度為3nm-10nm/40nm-80nm。

本發明還公開了上述用于調控金屬性鐵磁體磁性的器件的制備方法，包括以下步驟：

S1：提供襯底；

S2：在所述襯底一側形成磁性層；

S3：在所述磁性層背離所述襯底一側形成底電極；

S4：在所述底電極背離所述襯底一側形成絕緣層；

S5：在所述絕緣層背離所述襯底一側形成頂電極。

本發明還公開了上述用于調控金屬性鐵磁體磁性的器件在電場調控金屬性鐵磁體磁性中的應用。