[发明专利]一种电控自旋阀结构及非易失存储器件

说明书

本发明公开了一种电控自旋阀结构及非易失存储器件，该电控自旋阀结构包括：铁电单晶衬底；设置在铁电单晶衬底上的磁性固定层，磁性固定层包括第一部分和第二部分，第一部分紧邻铁电单晶衬底，第二部分设置在第一部分背离铁电单晶衬底一侧；设置在第二部分背离铁电单晶衬底一侧的非磁性中间层；设置在非磁性中间层背离磁性固定层一侧的磁性自由层；覆盖第二部分、非磁性中间层和磁性自由层侧壁的绝缘层；设置在磁性自由层背离非磁性中间层一侧的金属顶电极引线层；设置在铁电单晶衬底两侧的金属电极。磁性固定层、非磁性中间层和磁性自由层构成面外自旋阀结构。该电控自旋阀结构可以实现电场调控自旋阀磁矩转动和磁阻变化。

技术领域

本发明涉及存储器件技术领域，更具体地说，尤其涉及一种电控自旋阀结构及非易失存储器件。

背景技术

目前现有的磁存储等自旋电子学器件(例如自旋阀和磁隧道结)采用磁场或者大电流进行数据的写入，显然不可避免的会带来功耗高等缺点。

因此，研发人员一直在寻找利用电场而非磁场或电流控制自旋电子学器件中磁矩的方法。

多铁材料因同时具有铁电和铁磁等铁性有序，而且不同铁性之间具有耦合效应，使得电控磁性成为可能，可以用于设计电场写入的低功耗磁存储器件。

然而，普通的单相多铁材料存在室温磁电耦合效应弱的问题，无法应用于实际工业中。于是研发人员多关注界面磁电耦合强的多铁异质结构，研究如何科学地设计多铁异质结构，在微纳尺度范围内基于磁电耦合效应利用电场调控自旋电子学器件的磁性。

目前为止，大部分多铁异质结构仅能实现电场对磁矩大小的调控，对磁矩方向的调控多需要磁场的辅助而且大多电控磁性是易失的，并没有在无磁场辅助下可以实现电场非易失调控自旋电子学器件中磁矩转动和磁阻变化的技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种电控自旋阀结构及非易失存储器件，该电控自旋阀结构可以实现电场非易失调控自旋阀磁矩转动和磁阻变化。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电控自旋阀结构电控自旋阀结构，基于自旋阀和铁电异质结构，其特征在于，所述电控自旋阀结构电控自旋阀结构包括：

铁电单晶衬底；

设置在所述铁电单晶衬底上的磁性固定层，所述磁性固定层包括第一部分和第二部分，所述第一部分为紧邻铁电单晶衬底部分，所述第二部分设置在第一部分背离铁电单晶衬底一侧，且所述第一部分的面积大于所述第二部分的面积；

设置在所述第二部分背离所述铁电单晶衬底一侧的非磁性中间层；

设置在所述非磁性中间层背离所述磁性固定层一侧的磁性自由层；

覆盖所述非磁性中间层的侧壁和所述磁性自由层的侧壁的绝缘层；

设置在所述磁性自由层背离所述非磁性中间层一侧的金属顶电极引线层，所述金属顶电极引线层覆盖所述磁性自由层和所述绝缘层的表面；

设置在所述铁电单晶衬底两侧的第一金属电极和第二金属电极；

其中，所述磁性固定层指磁矩不随施加电场而改变的磁性材料层。

所述磁性自由层指磁矩随施加电场而改变的磁性材料层。

所述磁性固定层、所述非磁性中间层和所述磁性自由层构成面外自旋阀结构。

本发明还提供了一种非易失存储器件，所述非易失存储器件包括上述任一项所述的电控自旋阀结构。