一种室温反铁磁记忆器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种室温反铁磁记忆器件及其制备方法，该室温反铁磁记忆器件包括：基底和位于基底一侧的反铁磁氧化物功能层。本发明专利技术提供的这种室温反铁磁记忆器件中的反铁磁氧化物功能层利用了反铁磁氧化物材料自旋动力学特征频率为THz和对外界磁场不敏感等特点，使得该室温反铁磁记忆器件具有响应速度快、抗强磁场干扰的优点；其次本发明专利技术利用外加电场代替磁场或电流施加在基底上产生压电应力，反铁磁氧化物功能层基于压电应力改变反铁磁自旋轴的取向，进而影响反铁磁氧化物材料的各向异性磁电阻效应，从而使得反铁磁氧化物功能层中的电阻产生不同的非易失电阻态，基于不同的非易失电阻态可以有效避免焦耳热，实现低能耗信息存储。息存储。息存储。

【技术实现步骤摘要】
一种室温反铁磁记忆器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及非易失性磁性存储器件领域，更具体地说，涉及一种室温反铁磁记忆器件及其制备方法，尤其涉及一种基于氧化物的电场调控的室温反铁磁记忆器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人类已经进入数字化时代，全球数字化信息存储量呈现爆发式增长，大数据、云计算、互联网等信息技术也得到了飞速发展，对信息存储的速度、能耗、密度、稳定等性能提出了更高的要求。至今，超过90%的信息通过磁性记录的方式作为数字化的数据记录在硬盘和数据中心，磁性存储的信息写入过程是由磁头完成的，而磁头常常采用铁磁材料，在小型的导电线圈中通入电流以产生磁场来改变铁磁材料的磁化强度从而实现磁性存储，但是这种铁磁材料的存储器件存在着能耗高、响应速度慢、集成密度低等诸多缺点，因此，寻找和研发一种能耗低、响应速度快、集成密度高的磁性存储器件对信息技术的发展和降低能源消耗具有重要的意义。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种室温反铁磁记忆器件及其制备方法，技术方案如下：一种室温反铁磁记忆器件，所述室温反铁磁记忆器件包括：基底；位于所述基底一侧的反铁磁氧化物功能层；其中，所述反铁磁氧化物功能层的材料为反铁磁氧化物材料，所述基底基于外加电场产生压电应力，所述反铁磁氧化物功能层基于所述压电应力改变反铁磁自旋轴的取向，以使得所述反铁磁氧化物功能层中的电阻产生不同的非易失电阻态。
[0004]优选的，在上述室温反铁磁记忆器件中，所述反铁磁氧化物功能层中的电阻产生不同的非易失电阻态，包括：高电阻态和低电阻态；所述高电阻态用于存储二进制数据中的“1”，所述低电阻态用于存储二进制数据中的“0”。
[0005]优选的，在上述室温反铁磁记忆器件中，所述基底的材料为铁电氧化物材料。
[0006]优选的，在上述室温反铁磁记忆器件中，所述铁电氧化物材料为BaTiO3材料或BiFeO3材料或(1
‑
X)PbMg
1/3
Nb
2/3
O3‑
XPbTiO3材料，其中X的取值范围为0≤X<1。
[0007]优选的，在上述室温反铁磁记忆器件中，所述反铁磁氧化物材料为RuO2‑
Y
材料，其中Y的取值范围为0≤Y<2。
[0008]一种室温反铁磁记忆器件的制备方法，所述制备方法用于制备上述任一项所述的室温反铁磁记忆器件，所述制备方法包括：提供一基底；
在所述基底的一侧形成反铁磁氧化物功能层；其中，所述反铁磁氧化物功能层的材料为反铁磁氧化物材料，所述基底基于外加电场产生压电应力，所述反铁磁氧化物功能层基于所述压电应力改变反铁磁自旋轴的取向，以使得所述反铁磁氧化物功能层中的电阻产生不同的非易失电阻态。
[0009]优选的，在上述室温反铁磁记忆器件的制备方法中，所述在所述基底的一侧形成反铁磁氧化物功能层，包括：采用薄膜沉积工艺在所述基底的一侧形成所述反铁磁氧化物功能层。
[0010]优选的，在上述室温反铁磁记忆器件的制备方法中，所述采用薄膜沉积工艺在所述基底的一侧形成所述反铁磁氧化物功能层，包括：采用激光脉冲沉积工艺或磁控溅射沉积工艺或电子束蒸镀工艺在所述基底的一侧形成所述反铁磁氧化物功能层。
[0011]优选的，在上述室温反铁磁记忆器件的制备方法中，当采用所述激光脉冲沉积工艺在所述基底的一侧形成所述反铁磁氧化物功能层时，所述激光脉冲沉积工艺基于激光脉冲沉积系统，所述激光脉冲沉积系统的沉积腔背底的真空度为1.5
×
10
‑8Torr，所述激光脉冲沉积系统的靶材和所述基底之间的距离为60mm，所述激光脉冲沉积系统的激光器为KrF准分子气体激光器，所述激光器的激光波长为248nm，所述激光器的激光能量密度为1.6J/cm2，所述激光器的激光重复频率为10Hz。
[0012]优选的，在上述室温反铁磁记忆器件的制备方法中，当采用所述激光脉冲沉积工艺在所述基底的一侧形成所述反铁磁氧化物功能层时，所述激光脉冲沉积工艺的工艺参数包括：形成所述反铁磁氧化物功能层时的温度为550℃，氧气的气压为10
‑3Torr，形成所述反铁磁氧化物功能层时的升温速率为20℃/min，形成所述反铁磁氧化物功能层后的降温速率为10℃/min。
[0013]相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：本专利技术提供的一种室温反铁磁记忆器件及其制备方法，所述室温反铁磁记忆器件包括：基底；位于所述基底一侧的反铁磁氧化物功能层；其中，所述反铁磁氧化物功能层的材料为反铁磁氧化物材料，所述基底基于外加电场产生压电应力，所述反铁磁氧化物功能层基于所述压电应力改变反铁磁自旋轴的取向，以使得所述反铁磁氧化物功能层中的电阻产生不同的非易失电阻态。本专利技术提供的这种室温反铁磁记忆器件中的反铁磁氧化物功能层利用了反铁磁氧化物材料自旋动力学特征频率为THz和对外界磁场不敏感等特点，使得该室温反铁磁记忆器件具有响应速度快、抗强磁场干扰的优点；其次本专利技术利用外加电场代替磁场或电流施加在所述基底上产生压电应力，所述反铁磁氧化物功能层基于所述压电应力改变反铁磁自旋轴的取向，进而影响反铁磁氧化物材料的各向异性磁电阻效应，从而使得所述反铁磁氧化物功能层中的电阻产生不同的非易失电阻态，基于不同的非易失电阻态可以有效避免焦耳热，实现低能耗信息存储。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术实施例提供的一种室温反铁磁记忆器件的结构示意图之一；图2为本专利技术实施例提供的另一种室温反铁磁记忆器件的结构示意图之二；图3为本专利技术实施例提供的一种室温反铁磁记忆器件的制备方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种室温反铁磁记忆器件的X射线衍射结果图；图5为本专利技术实施例提供的一种基于室温反铁磁记忆器件构成的多膜层结构的交换耦合场测量结果图；图6为本专利技术实施例提供的一种室温反铁磁记忆器件在
‑
200V~+200V电压范围内的漏电流和电阻的测量结果图；图7为本专利技术实施例提供的一种室温反铁磁记忆器件在
‑
200V~+65V电压范围内的漏电流和电阻的测量结果图；图8为本专利技术实施例提供的一种室温反铁磁记忆器件通过不同外加电场激发后撤去外加电场的电阻测量结果图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]基于
技术介绍
记载的内容而言本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室温反铁磁记忆器件，其特征在于，所述室温反铁磁记忆器件包括：基底；位于所述基底一侧的反铁磁氧化物功能层；其中，所述反铁磁氧化物功能层的材料为反铁磁氧化物材料，所述基底基于外加电场产生压电应力，所述反铁磁氧化物功能层基于所述压电应力改变反铁磁自旋轴的取向，以使得所述反铁磁氧化物功能层中的电阻产生不同的非易失电阻态。2.根据权利要求1所述的室温反铁磁记忆器件，其特征在于，所述反铁磁氧化物功能层中的电阻产生不同的非易失电阻态，包括：高电阻态和低电阻态；所述高电阻态用于存储二进制数据中的“1”，所述低电阻态用于存储二进制数据中的“0”。3.根据权利要求1所述的室温反铁磁记忆器件，其特征在于，所述基底的材料为铁电氧化物材料。4.根据权利要求3所述的室温反铁磁记忆器件，其特征在于，所述铁电氧化物材料为BaTiO3材料或BiFeO3材料或(1
‑
X)PbMg
1/3
Nb
2/3
O3‑
XPbTiO3材料，其中X的取值范围为0≤X<1。5.根据权利要求1所述的室温反铁磁记忆器件，其特征在于，所述反铁磁氧化物材料为RuO2‑
Y
材料，其中Y的取值范围为0≤Y<2。6.一种室温反铁磁记忆器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1
‑
5任一项所述的室温反铁磁记忆器件，所述制备方法包括：提供一基底；在所述基底的一侧形成反铁磁氧化物功能层；其中，所述反铁磁氧化物功能层的材料为反铁磁氧化物材料，所述基底基于外...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘知琪，周晓荣，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：