一种合金/磁绝缘体自旋异质结及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种合金/磁绝缘体自旋异质结及其制备方法和应用，属于自旋电子器件技术领域。本发明专利技术使用<111>晶向的钆镓石榴石为衬底，采用液相外延(LPE)法在衬底表面生长具有高质量的Bi:TmIG薄膜，作为磁绝缘层，然后通过磁控溅射法生长锗铋铂合金薄膜，作为重金属层，进而形成GeBi:Pt/Bi:TmIG的合金/磁绝缘体自旋异质结结构，该结构提高了电荷电流到自旋电流的转化效率，降低磁化翻转所需的电流密度，节约功耗，能够实现更快的磁矩翻转操作。能够实现更快的磁矩翻转操作。能够实现更快的磁矩翻转操作。

【技术实现步骤摘要】
一种合金/磁绝缘体自旋异质结及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于自旋电子器件
，具体涉及一种合金/磁绝缘体自旋异质结及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]自旋电子学的发展，改变了之前只能利用电子电荷来制造电子器件的历史，提供了除电子电荷之外的另一操作维度，即操纵电子自旋，这为构造新型的器件提供了基础。1996年，J.Slonczewski和L.Berger在理论上预言了自旋转移矩(spin
‑
transfer torque，STT)效应的存在。当自旋极化电流通过磁性材料时，电流中的自旋电子会对费米面附近电子产生影响，使磁性薄膜磁化矢量发生改变。这一发现意味着直接利用电流操控磁性材料的磁矩成为可能，而且由于其低损耗的特点，使得基于STT效应的存储器得到了广泛的研究。但STT
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MRAM结构的主要单元是磁隧道结(MTJ)，其具体结构是由两层不同厚度的铁磁层和中间的绝缘氧化层构成。当器件进行工作时，施加电荷电流通过MTJ，电子在其中一个铁磁层自旋极化，然后利用STT效应操纵另外一个铁磁层的磁化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合金/磁绝缘体自旋异质结，其特征在于，所述自旋异质结从下至上依次为钆镓石榴石衬底、Bi:TmIG薄膜和锗铋铂合金薄膜，其中，锗铋铂合金中Ge和Bi的总掺杂量不大于10％，Bi:TmIG薄膜中Bi的掺杂量为0.15％
‑
0.5％。2.如权利要求1所述的合金/磁绝缘体自旋异质结，其特征在于，所述钆镓石榴石衬底采用<111>晶向的单晶钆镓石榴石基片。3.如权利要求1所述的合金/磁绝缘体自旋异质结，其特征在于，所述Bi:TmIG薄膜的厚度为150nm
‑
4μm，锗铋铂合金薄膜的厚度为8nm
‑
10nm。4.如权利要求1所述的合金/磁绝缘体自旋异质结，其特征在于，当锗铋铂合金中Ge和Bi的总掺杂量为10％时，锗铋铂合金薄膜的组分为Pt
0.90
Bi
x
Ge
0.10
‑
x
，且x＝0.02
‑
0.08。5.一种合金/磁绝缘体自旋异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、清洗钆镓石榴石基片；步骤2、采用液相外延法在步骤1清洗后的钆镓石榴石衬底表面生长Bi:TmIG薄膜；步骤3、采用磁控溅射法在步骤2得到的Bi:TmIG薄膜表面生长锗铋铂合金薄膜，即可得到所需的合金/磁绝缘体自旋异质结，其中，锗铋铂合金中Ge和Bi的总掺杂量小于10％。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2中液相外延法生长Bi:TmIG薄膜的具体过程为：步骤2.1.氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张有禄，张岱南，邱孝鑫，张怀武，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：