[发明专利]室温下具有垂直磁各向异性的异质结结构及其应用

权利要求书

1.一种室温下具有垂直磁各向异性的异质结结构，其包括范德华拓扑材料层，以及生长于该范德华拓扑材料层之上的二维磁性材料层，其中，所述范德华拓扑材料层的厚度为5-20nm，所述二维磁性材料层的厚度为1-10nm；

优选地，所述范德华拓扑材料层和所述二维磁性材料层的总厚度不超过20nm。

2.根据权利要求1所述的异质结结构，其中，所述范德华拓扑材料选自强自旋轨道耦合材料；

优选地，所述范德华拓扑材料选自Bi₂Se₃，Bi₂Te₃，Bi_xSb_1-x，Sb₂Te₃和(Bi_xSb_1-x)₂Te₃中的一种或两种以上的组合；更优选为Bi₂Te₃；

优选地，所述Bi_xSb_1-x中的x的值为0.9；

优选地，所述(Bi_xSb_1-x)₂Te₃中的x的取值范围为0-1。

3.根据权利要求1或2所述的异质结结构，其中，所述二维磁性材料为在室温下具有磁性的二维范德华材料，优选包含Fe₃GeTe₂，Fe₄GeTe₂，Fe₅GeTe₂，Gr₂Ge₂Te₆，CrTe₂中的一种或两种以上的组合；更优选为Fe₃GeTe₂。

4.一种室温全范德华自旋轨道矩磁存储器，其中：

该室温全范德华自旋轨道矩磁存储器包括依次设置的底电极层、范德华拓扑材料层、第一二维材料层、势垒层、第二二维材料层、顶电极；其中，所述范德华拓扑材料层与第一二维材料层构成权利要求1-3任一项所述的异质结结构；优选地，所述范德华拓扑材料层的材料为Bi₂Te₃，厚度为8nm；所述第一二维磁性材料层的材料为Fe₃GeTe₂，厚度为3-5nm；所述势垒层的材料选自h-BN，石墨，MoS₂，WS₂，掺杂的石墨烯中的一种或两种以上的组合，厚度为1-7nm；第二二维磁性材料层的材料为Fe_5-xGeTe₂，厚度为1-8nm；

或者，该室温全范德华自旋轨道矩磁存储器包括依次设置的底电极层、范德华拓扑材料层、第一二维材料层、拓扑绝缘体层、第二二维材料层、顶电极；其中，所述范德华拓扑材料层与第一二维材料层构成权利要求1-3任一项所述的异质结结构；优选地，所述范德华拓扑材料层的材料为Bi₂Te₃，厚度为8nm；所述第一二维磁性材料层的材料为Fe₃GeTe₂，厚度为3-5nm；所述拓扑绝缘体层的材料为Bi₂Te₃，厚度为1-5nm；所述第二二维磁性材料层的材料为Fe₃GeTe₂，厚度为3-5nm。

5.一种实现同或逻辑运算的装置，其包括一对室温全范德华自旋轨道矩磁存储器、字线对和共享位线；所述一对室温全范德华自旋轨道矩磁存储器用于存储二进制权重；

每个室温全范德华自旋轨道矩磁存储器分别与字线对中的一者连接、同时均与共享位线相连；

其中，所述室温全范德华自旋轨道矩磁存储器为权利要求4所述的室温全范德华自旋轨道矩磁存储器；

优选地，该实现同或逻辑运算的装置还包括与所述共享位线连接的电压比较器或者感测放大器；

优选地，所述室温全范德华自旋轨道矩磁存储器的顶部电极与对应字线相连接，底部电极与位线相连接。