一种用于制造自旋注入器件(30)的方法，包括以下步骤：a)在衬底(10)的面(11)上形成金属保护层(22)以限制或者阻止所述面被环境氧化和/或污染，所述衬底的所述面为磁性的和导电的，所述保护层具有反磁性或顺磁性的性质；b)在所述保护层上形成上层(32)，所述上层(32)能够根据由所述衬底和/或所述衬底的所述面的磁性限定的幅度和自旋参考框架来促进所述保护层与所述上层之间的界面的费米能级附近的电子态的自旋偏离，所述上层为有机层，所述有机层的与所述保护层接触的一个或更多个分子位置具有由单一的磁性参考框架所表征的顺磁矩。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】-种包括位于中间的保护层的自旋注入器
本专利技术涉及电子
，更加确切地涉及自旋电子
。本专利技术特别地涉 及一种制造自旋注入器件的方法，该自旋注入器件能够根据电子自旋取向的不同对流经该 自旋注入器件的电子进行过滤。
技术介绍
半导体产业中的技术进步允许显著减小电子器件的尺寸，因此增大电子器件的功 率和复杂度。现今，在原子尺度下制造这些器件要克服新的问题，特别是与该尺度下出现的 物理现象有关的问题。为了进一步提高半导体的性能，因此有必要在崭新的概念的基础上 来研制器件。 这些概念中的一个概念是利用电子自旋的量子特性以存储信息。这就是自旋电子 学的
。 使用多个本征值，特别是电子的角动量或者自旋来对电子进行表征。由于原子尺 度下的测不准原理，仅根据一个可观测量或方向对电子自旋进行测量是可能的，并且电子 自旋的值能够是正的或者负的。这些状态分别被称为自旋向上和自旋向下。 为了在产业水平上利用这一特性，则需要研制出能够对电子自旋的偏离态（bias state)进行选择和/或读取的器件。能够根据电子自旋的取向对电子进行选择或过滤的器 件被称为自旋注入器件。 目前已经研制出多个自旋注入器件。这些自旋注入器中的一些利用隧道效应来过 滤电子。当被称为遂道势垒的势垒被夹在两个导电元件之间时观察到该效应。从物理上讲， 遂道势垒是一种几乎不促进电子扩散的介质。该介质因此能够是绝缘的或者半导电的。 诸如通过隧道效应在两个导体之间移动的粒子的自旋取向之类的量子特性在该 运输中得到保留。则有可能使用该特性以在两个铁磁性导电元件之间运输信息。能够对信 息进行编码的电子的偏离态则可通过置于遂道势垒另一侧上的铁磁性导体进行检测，以上 各部分形成了磁性隧道结。通过将器件置于两个铁磁性层磁化的平行或反向平行对准态， 可以对流经器件的电流的自旋偏离程度进行测量。因为电流从一个电极流向另一个电极， 所以电流自旋偏离的函数以及该偏离的检测（或读取）作为电流符号的函数被分配到 磁性隧道结的两个界面中的每一个处。通过简单地改变流经器件的电流的符号则能够将 偏离的分配以及电流自旋的检测进行调换$61'1：，1'^^611^(31：11代8 2008 4叩6￥.〇16111.1111：. Ed 2008,47,5956 - 5967)(费尔，诺贝尔演讲 2008，Angewandte 化学国际版，2008 年，47 期， 第 5956-5967 页）。 磁性隧道结的自旋偏离能力通过选择出具有适合于邻近铁磁性电极的电子结 构的遂道势垒而被增大十倍。在此情况下，导电电子的在铁磁性层内高度自旋偏离的一 些波函数更加容易通过势垒，这导致很高的自旋偏离电流（Bowen PHYSICAL REVIEW B 73, 140408R(2006))(鲍文，物理学评论B，2006年，73期，140408R)。该效应例如通过将氧 化镁层夹在两个铁合金层中间可被观察到（Appl. Phys. Lett. 90, 212507 (2007))(应用物 理快报，2007年，90期，第212507页）。 另一种研制途径依赖于将一个有机层用作隧道势鱼（Physical Review Letter98, 016601 (2007))(物理学评论快报，2007年，98期，第016601页）。由于有机材料 相较于无机材料具有较低的原子质量或数量，所以有机材料的优点在于与导电电子的偏离 态之间的相互作用很弱。因此，当电子流经该类型的材料时受到非常小的干扰。这些材料因 此似乎非常有希望用于未来诸如偏离自旋注入器件之类的应用中（Nature 427821(2004)) (自然，2004 年，427821)。 最近的研究已经表明，在所述界面处的耦合现象对于允许偏离自旋在磁性介质与 有机层之间的传输是必要的（Nature Material 6, 516 (2007) ,Physical Review Letter 105, 077201 (2010))(自然材料，2007年，6期，第516页；物理学评论快报，2010年，105期， 第077201页）。但是，当界面包括杂质和/或被氧化时传输特性可以很快被降低。更加 确切地，当界面被氧化时，自旋的序等级（order grade)能够被降低甚至被消除，因为基于 过渡金属的铁磁性电极能够与存在于空气中的氧形成接触而氧化物具有杂乱的反铁磁特 性。在无机自旋电子学领域中，这能够导致器件的自旋电子性能的降低甚至消失（Physical Review B79, 224405 (2009))(物理评论B，2009年，79期，第224405页）。这是限制这种器 件在工业水平中的使用的原因之一。 当前，为了防止此氧化现象，一种解决方案是在诸如真空氛围之类的受控或非氧 化氛围环境中在磁性衬底上沉积有机层。在此应当注意到，甚至包含有例如百万分之一的 氧和/或水的手套箱环境都可能破坏铁磁性层的自旋电子特性。 此外，仅仅有限的分子子集能够在真空中升华，而大量的分子能够通过例如浸渍 涂布或者自旋涂布仅被限制为湿润形式（wet form)。 另一个缺点在于以下事实：所沉积的有机层的成分不应当包含有可能与磁性层相 互作用而降低磁性层的自旋电子特性的元素。在这些元素中可能包括氧。在某些形式下， 这能够通过形成具有反铁磁特性的无序过渡金属的氧化物而破坏自旋电子特性。这些被排 除的元素被用在大量的有机化合物的成分中。为此，电流产生技术仅被限制在某些成分中。 尤其是，这就是为什么包括有磁性层上的有机层的自旋注入器件很难组装的原 因，因为生产环境的要求，并且由此将分子类型限制在真空可升华的分子类别内。 本申请的目之一是使得能够制造包括有机层的自旋注入器件，其满足以下各项： 在要求较低的环境中制造； 和/或具有有机层，该有机层不因为潜在的氧化风险而不包括像氧一样普遍的化 学元素；； 和/或不会使面向有机层的磁性面氧化或者污染； 提高了自旋过滤比率。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决前述问题中的至少一个。 为此，提供了一种用于制造自旋注入器件的方法，该方法根据以下步骤： a)在衬底的面或者第一面上形成保护层以限制或者阻止所述面被环境氧化和/ 或污染，所述面可以是磁性的并且导电的，保护层可以是反磁性的或者顺磁性的；优选地， 保护层是顺磁性的并且包括很强的磁化率； b)在保护层上形成上层，从而促进偏离电子在所述层与衬底的面之间的迁移。 本专利技术进一步提供了一种用于制造自旋注入器件的方法，该方法包括以下步骤： a)在衬底的面上形成金属保护层以限制或者阻止所述面被环境氧化和/或污染， 所述衬底的所述面为磁性的并且导电的，所述保护层具有反磁性或顺磁性的性质； b)在所述保护层上形成一个上层，所述上层能够根据由所述衬底和/或所述衬底 的所述面的磁性限定的幅度和自旋参考框架来促进所述保护层与所述上层之间的界面的 费米能级附近的电子态的自旋偏离，所述上层为有机层，所述有机层的与所述保护层接触 的一个或更多分子位置具有由单一的磁性参考框架所表征的顺磁矩，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制造自旋注入器件(30)的方法，包括以下步骤：a)在衬底(10)的面(11)上形成金属保护层(22)以限制或者阻止所述面被环境氧化和/或污染，所述衬底(10)的所述面(11)为磁性的并且导电的，所述保护层(22)具有反磁性或顺磁性的性质；b)在所述保护层(22)上形成上层(32)，所述上层(32)能够根据由所述衬底(10)和/或所述衬底(10)的所述面(11)的磁性限定的幅度和自旋参考框架来促进所述保护层(22)与所述上层(32)之间的界面的费米能级附近的电子态的自旋偏离，所述上层(32)为有机层，所述有机层的与所述保护层(22)接触的一个或更多个分子位置具有由单一的磁性参考框架所表征的顺磁矩，所述单一的磁性参考框架在空间和时间上是固定的并且基于所述衬底(10)和/或所述衬底(10)的所述面(11)的磁性参考框架。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.18 FR 12535691. 一种用于制造自旋注入器件（30)的方法，包括以下步骤： a) 在衬底（10)的面（11)上形成金属保护层（22)以限制或者阻止所述面被环境氧化 和/或污染，所述衬底（10)的所述面（11)为磁性的并且导电的，所述保护层（22)具有反 磁性或顺磁性的性质； b) 在所述保护层（22)上形成上层（32)，所述上层（32)能够根据由所述衬底（10)和/ 或所述衬底（10)的所述面（11)的磁性限定的幅度和自旋参考框架来促进所述保护层（22) 与所述上层（32)之间的界面的费米能级附近的电子态的自旋偏离，所述上层（32)为有机 层，所述有机层的与所述保护层（22)接触的一个或更多个分子位置具有由单一的磁性参 考框架所表征的顺磁矩，所述单一的磁性参考框架在空间和时间上是固定的并且基于所述 衬底（10)和/或所述衬底（10)的所述面（11)的磁性参考框架。2. 根据权利要求1所述的用于制造自旋注入器件（30)的方法，其中，所述保护层（22) 由一种或多种贵金属制成。3. 根据前述权利要求中任一项所述的用于制造自旋注入器件（30)的方法，其中，所述 保护层（22)沿与所述衬底（10)的所述面（11)大体垂直的方向上的厚度介于构成所述保 护层的原子层的厚度的1至130倍之间。4. 根据前述权利要求中任一项所述的用于制造自旋注入器件（30)的方法，其中，所述 上层（32)包括至少以下元素之一：碳、氮、氧、氟、硼、铁、钴、猛、铜、银、锌、镁、娃。5....
【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·鲍恩，米拜尔克·阿罗瓦尼，萨米·布加里，埃里克·博勒佩尔，沃尔夫冈·韦伯，法布里斯·朔伊雷尔，罗伊克·兆丽，
申请(专利权)人：国家科研中心，斯特拉斯堡大学，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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