[发明专利]磁电耦合器件

说明书

本发明涉及一种磁电耦合器件，包括：导电基底、过渡金属氧化物层和磁性金属层。所述过渡金属氧化物层设置于所述导电基底的表面。所述过渡金属氧化物层为SrCoO_2.5和HSrCoO_2.5组成的混合物，其中所述SrCoO_2.5所占的比例为0％‑100％。所述磁性金属层设置于所述过渡金属氧化物层的表面，所述过渡金属氧化物层设置于所述导电基底与所述磁性金属层之间。所述磁电耦合器件通过氢离子和/或氧离子的迁移实现所述磁电耦合器件磁性的调控。本申请中提供的所述磁电耦合器件能够实现低功耗、响应快、室温可调的磁电耦合效应。所述磁电耦合器件能够极大的降低器件成本、提高集成度，促进离子调控的磁电耦合器件向应用领域迈进。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别是涉及一种磁电耦合器件。

背景技术

磁和电是物质的两种基本性质。近十几年来，研究者一直在努力探索具有磁性与电性共存耦合的材料体系，即在材料中实现磁控电、电控磁。具有磁性与电性共存耦合的材料体可以有效调控自身的电荷及自旋两个自由度，因此具有磁电耦合的材料在半导体、存储、传感器等领域有着重要作用，将会极大地促进当代电子信息产业的发展。

单相多铁材料是具有磁电耦合性质的典型材料，然而单相多铁材料的在室温下的磁电耦合强度较弱，无法符合当前器件制造的要求。因此人们广泛探索了多种材料结合的复合体系，致力于在室温实现有效的磁电耦合效应。在多年的研究中已经在几种复合材料结构中实现了磁电耦合，其调控的机制包括应力调制、电荷调制等等。

近年来，人们又发现了基于氧离子氧化还原反应的新型磁电耦合机制。基于氧离子氧化还原反应的新型磁电耦合机制以磁性金属与高氧离子迁移的氧化物形成的异质界面为基础，通过外加电场向磁性金属层中注入(抽取)氧离子，进而对磁性金属颗粒之间的铁磁交换作用产生影响，最终实现以氧离子为媒介的磁电耦合。基于氧离子氧化还原反应的新型磁电耦合机制的优势是结构简单(金属-绝缘体接触)，尺寸极小(10nm)，调控有效(0.73erg＝cm²)，与现有的半导体技术可以良好兼容。但同时基于氧离子氧化还原反应的新型磁电耦合机制也面临着两个主要的问题：首先，氧离子在金属内部的注入或抽取需要升温至100℃以保证其扩散速率；其次，氧离子的注入与抽取需要施加几十甚至上百秒的持续电场。因此，基于氧离子氧化还原反应的新型磁电耦合机制在室温操作、功耗、响应速度等多个角度都无法很好的参与到实际应用中。

发明内容

基于此，有必要针对基于氧离子氧化还原反应的新型磁电耦合机制在室温操作、功耗、响应速度等多个角度都无法很好的参与到实际应用中的问题，提供一种基于氢离子或氧离子扩散输运的磁电耦合器件。

一种磁电耦合器件，包括：导电基底；

过渡金属氧化物层，设置于所述导电基底的表面，所述过渡金属氧化物层为SrCoO_2.5和SrCoO_2.5H组成的混合物，其中所述SrCoO_2.5所占的比例为0％-100％；

磁性金属层，设置于所述过渡金属氧化物层的表面，所述过渡金属氧化物层设置于所述导电基底与所述磁性金属层之间。

在一个实施例中，所述过渡金属氧化物层中所述SrCoO_2.5所占比例为100％，所述SrCoO_2.5H所占比例为0，所述过渡金属氧化物层和所述磁性金属层的接触界面氧离子浓度的变化通过所述SrCoO_2.5中氧离子的迁移实现，以调控所述磁性金属层的磁性。

在一个实施例中，所述过渡金属氧化物层中所述SrCoO_2.5所占比例为0，所述SrCoO_2.5H所占比例为100％，所述过渡金属氧化物层和所述磁性金属层的接触界面氢离子浓度的变化通过所述SrCoO_2.5H中氢离子的迁移实现，以调控所述磁性金属层的磁性。