多铁隧道结器件、自旋阀器件和自旋极化电流的调控方法技术

本发明专利技术提供多铁隧道结器件、自旋阀器件和自旋极化电流的调控方法，其中多铁隧道结器件，包括依次层叠的第一铁磁层、铁电层以及第二铁磁层；其中，第一铁磁层和第二铁磁层采用相同的铁磁性金属材料；第一铁磁层和铁电层之间的界面、第二铁磁层和铁电层之间的界面具有对称结构，多铁隧道结器件用于通过磁电耦合效应实现自旋极化电流的产生与调控。通过上述方式，本发明专利技术基于铁磁层和铁电层之间的界面处所产生的磁电耦合效应，通过外部电场改变铁电层极化方向进而调控自旋电流的极化方向，提高了反转自旋隧穿电流极化状态的速度，也降低了调控自旋隧穿电流极化状态的所需的能量，为自旋电子学应用领域带来新的机遇。电子学应用领域带来新的机遇。电子学应用领域带来新的机遇。

【技术实现步骤摘要】
多铁隧道结器件、自旋阀器件和自旋极化电流的调控方法


[0001]本专利技术涉及自旋电子学
，尤其涉及多铁隧道结器件、自旋阀器件和自旋极化电流的调控方法。

技术介绍

[0002]自旋电子学是一种新兴的电子学形式，主要利用电子的自旋性质，是开发具有替代性多功能、高速、低能耗电子器件的最有前景的技术。自旋电子学的研究中所面对的主要挑战包括自旋极化电流的产生和注入、自旋方向的操纵和检测。目前现有的自旋电子学器件例如自旋阀、磁隧道结等多采用磁场或大电流对自旋极化电流进行操纵，这会带来高功耗的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供多铁隧道结器件、自旋阀器件和自旋极化电流的调控方法，用以解决现有技术中自旋阀调控自旋极化电流所需功耗高的问题。
[0004]本专利技术提供一种多铁隧道结器件，包括依次层叠的第一铁磁层、铁电层以及第二铁磁层；其中，第一铁磁层和第二铁磁层采用相同的铁磁性金属材料；第一铁磁层和铁电层之间的界面、第二铁磁层和铁电层之间的界面具有对称结构；多铁隧道结器件用于通过磁电耦合效应实现自旋极化电流的产生与调控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多铁隧道结器件，其特征在于，包括依次层叠的第一铁磁层、铁电层以及第二铁磁层；其中，所述第一铁磁层和所述第二铁磁层采用相同的铁磁性金属材料；所述第一铁磁层和所述铁电层之间的界面、所述第二铁磁层和所述铁电层之间的界面具有对称结构；所述多铁隧道结器件用于通过磁电耦合效应实现自旋极化电流的产生与调控。2.根据权利要求1所述的多铁隧道结器件，其特征在于，所述铁电层采用具有铁电性的氧化物或二维铁电材料。3.一种自旋极化电流的调控方法，其特征在于，使用如权利要求1或2任一项所述的多铁隧道结器件，所述自旋极化电流的调控方法，包括：对所述第一铁磁层和第二铁磁层施加磁场或电流，使所述第一铁磁层和所述第二铁磁层处于反平行磁化状态；撤除对所述第一铁磁层和所述第二铁磁层施加的磁场或电流，使所述第一铁磁层和所述第二铁磁层维持反平行磁化状态；在所述第一铁磁层和所述第二铁磁层之间施加电压，使铁电层的极化状态反转，改变多铁隧道结器件的自旋隧穿势垒分布进而翻转自旋电流的极化方向，实现自旋极化电流的产生的调控。4.根据权利要求3所述的自旋极化电流的调控方法，其特征在于，所述多铁隧道结器件中自旋隧穿电流的极化状态取决于铁电层的极化状态；所述改变多铁隧道结器件的自旋隧穿势垒分布进而翻转自旋电流的极化方向，包括：若所述铁电层极化状态变化使自旋极化向上的隧穿概率高于自旋极化向下时，自旋隧穿电流的极化向上；若所述铁电层极化状态变化使自旋极化向下的隧穿概率高于自旋极化向上时，自旋隧穿电流的极化向下。5.一种自旋阀器件，其特征在于，包括：衬底；金属层，设置在所述衬底上；第一电极，设置在所述金属层的一侧；第一绝缘层，设置在所述金属层...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，王宇宸，张力公，姚冠文，刘晓彦，康晋锋，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：