强自旋轨道耦合结构、制备方法及SOT器件技术

本发明专利技术揭示了一种强自旋轨道耦合结构、制备方法及SOT器件，所述强自旋轨道耦合结构的制备方法包括以下步骤：提供一硅衬底；基于磁控溅射工艺，分别采用单质铋靶和单质铂靶在所述硅衬底上交替沉积单质铋薄膜和单质铂薄膜，得到铂铋合金薄膜；基于磁控溅射工艺，在铂铋合金薄膜上沉积覆盖层。本发明专利技术基于磁控溅射，采用单质铋靶和单质铂靶交替生长单质铋薄膜和单质铂薄膜并结合退火工艺的方式制备强自旋轨道耦合结构中的铂铋合金薄膜，具有大面积、表面原子级平整、成分精确可控等优点。成分精确可控等优点。成分精确可控等优点。

【技术实现步骤摘要】
强自旋轨道耦合结构、制备方法及SOT器件


[0001]本专利技术属于自旋电子学
，具体涉及一种强自旋轨道耦合结构、制备方法及SOT器件。

技术介绍

[0002]近年来，自旋电子学领域中，基于自旋轨道转矩(Spin
‑
Orbit Torque，SOT)效应利用电流实现磁性单元的磁化翻转或者磁矩进动，受到了人们的广泛关注。SOT效应是指基于自旋轨道耦合作用，利用电荷诱导的自旋流来产生自旋轨道扭矩，进而调控磁性材料磁矩，其中的物理过程有自旋流的产生、输运及其与局域磁矩的相互作用。SOT器件中产生自旋流的自旋轨道耦合层，是决定SOT器件的能耗的核心。与目前广泛使用的MgO
‑
CoFeB磁性隧道结的有效结合是自旋轨道耦合层的必要条件。电流
‑
自旋流的转换效率可以用自旋霍尔角来衡量，较大的自旋霍尔意味着可以用较小的电流来驱动磁化翻转，从而降低SOT器件的功耗。
[0003]铋基拓扑材料，包括铋基拓扑绝缘体、铋基拓扑半金属等，是一种新型的自旋轨道耦合层材料，研究证实了具有很高的电流
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强自旋轨道耦合结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：提供一硅衬底；基于磁控溅射工艺，分别采用单质铋靶和单质铂靶在所述硅衬底上交替沉积单质铋薄膜和单质铂薄膜，得到铂铋合金薄膜；基于磁控溅射工艺，在铂铋合金薄膜上沉积覆盖层。2.根据权利要求1所述的强自旋轨道耦合结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在铂铋合金薄膜沉积过程中进行原位退火，原位退火的温度为50℃～250℃；和/或，在铂铋合金薄膜沉积完成后进行真空退火，真空退火的温度为100℃～500℃，真空度小于或等于10
‑3Pa。3.根据权利要求1所述的强自旋轨道耦合结构的制备方法，其特征在于，所述单质铋薄膜和单质铂薄膜交替沉积的周期为2～100，每个周期内单质铋薄膜和单质铂薄膜的厚度之和为0.1nm～5nm。4.根据权利要求3所述的强自旋轨道耦合结构的制备方法，其特征在于，所述单质铋靶和单质铂靶的含量大于或等于99.9％；和/或，所述铂铋合金薄膜中铋的原子百分比为20％～80％。5.根据权利要求1所述的强自旋轨道耦合结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在铂铋合金薄膜沉积过程中采用液氮进行降温，以抑制单质铋薄膜在生长过程中的结晶；和/或，在单质铋薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尚坤，胡瑞，雒雁翔，曾中明，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：