一种多功能二维自旋逻辑门器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能二维自旋逻辑门器件及其制备方法，该器件包括依次层叠设置的衬底层、自旋电子导通层、逻辑电极层，逻辑电极层包括水平方向上相互间隔设置的磁性控制区、第一输入区和第二输入区，第一输入区设置于磁性控制区与第二输入区的中央；通过调节磁性控制区的磁化方向，使多功能二维自旋逻辑门器件执行与门逻辑和或非门逻辑之间的切换。本发明专利技术通过在二维石墨烯材料表面设置磁性控制区、第一输入区和第二输入区，并利用铁磁半金属与自旋无间隙半导体的材料特性，使器件具备了与门逻辑和或非门逻辑两种逻辑运算方式，且无需引入其他器件，降低了执行多种逻辑运算时的功耗和延迟。和延迟。和延迟。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能二维自旋逻辑门器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体材料及器件
，特别是一种多功能二维自旋逻辑门器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为新一代“存算一体”数据存储器件，自旋轨道矩的磁性随机存储器件具有功耗低、操作延迟低、抗辐射性强、耐久度高、非易失性等优势。现有技术中该类磁性“存算一体”器件的核心元件是磁性隧道结，通常包括自由层、控制层以及位于二者之间的隧穿绝缘层；其中，自由层的磁矩可以自由翻转，而控制层的磁矩被固定或者矫顽力高不受磁场、电流温度等外界激励因素影响，隧穿绝缘层由金属氧化物等绝缘材料构成。
[0003]传统的磁随机存储器(MRAM)的基本单元除了磁性隧道结，还需要一个隔离晶体管对读写操作时的电位进行存储及导通，从而增加了器件制备及电路连接的复杂程度与成本。同时，虽然磁性隧道结可以实现与、或等简单逻辑操作，然而对于异或功能需要通过多个器件级联来实现，从而极大增加了器件的功耗和运算延迟时间，从而极大提高了对器件封装制备工艺的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能二维自旋逻辑门器件，其特征在于，包括依次层叠设置的衬底层、自旋电子导通层、逻辑电极层，所述逻辑电极层包括水平方向上相互间隔设置的磁性控制区、第一输入区和第二输入区，所述第一输入区设置于所述磁性控制区与第二输入区的中央；所述磁性控制区和第二输入区采用铁磁半金属材料，所述第一输入区采用自旋无间隙半导体材料，通过调节磁性控制区的磁化方向，使所述多功能二维自旋逻辑门器件执行与门逻辑和或非门逻辑之间的切换。2.根据权利要求1中所述多功能二维自旋逻辑门器件，其特征在于，所述磁性控制区接地，所述第二输入区与外部电压源连接。3.根据权利要求2中所述多功能二维自旋逻辑门器件，其特征在于，所述衬底层由硅和二氧化硅依次层叠构成，且二氧化硅靠近所述自旋电子导通层设置。4.根据权利要求3中所述多功能二维自旋逻辑门器件，其特征在于，所述自旋电子导通层采用二维石墨烯材料。5.根据权利要求4中所述多功能二维自旋逻辑门器件，其特征在于，所述磁性控制区和第二输入区均采用Co2MnGa、CeAlSi、TaAs中任意一种材料；所述第一输入区采用Mn2Si、Co3Sn2S2、Fe3Sn2、CoSn中任意一种材料。6.根据权利要求2中所述多功能二维自旋逻辑门器件，其特征在于，以所述磁性控制区到第二输入区为正向...

【专利技术属性】
技术研发人员：于胜，王新中，顾礼，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：