[发明专利]一种多态磁性存储器件及制备方法

说明书

本发明提供了一种多态磁性存储器件及制备方法，该多态磁性存储器件是基于范德瓦尔斯异质结的自旋阀器件，主要由第一磁性层、非磁性层、第二磁性层以及绝缘层叠加构成范德瓦尔斯异质结。该范德瓦尔斯异质结中，在第一磁性层与非磁性层界面处和第二磁性层与非磁性层界面处，引入相反极化方向的自旋积累能够打破原先简并的电子输运状态，从而在电学探测时完整地呈现出四个电阻态。由于四个磁性状态对应四个不同的电阻态，所以可以进一步实现对两个磁性层的四种磁性状态的电学探测，并且通过外电场能够调控四个态的大小和窗口，最终实现在一个存储单元中的多态存储。

技术领域

本发明涉及磁性存储技术领域，更具体地说，涉及一种多态磁性存储器件及制备方法。

背景技术

磁性存储器件作为新型存储器件，是将信息储存于磁性层的磁结构当中，具有读写速度快、能耗低、非易失等特点。

巨磁阻(GMR)效应可以在磁性薄膜层和非磁性薄膜层相间的多层膜结构中观察到。这种结构物质的电阻值与铁磁性薄膜层的磁化方向有关，两层磁性薄膜磁化方向相反情况下的电阻值，明显大于磁化方向相同时的电阻值，进而可以通过改变两层磁性薄膜层磁化方向来改变电阻值。

通常巨磁阻结构器件在电学探测时只能区分两个磁性层的平行和反平行两种状态，而不能完整地区分两个磁性薄膜层存在的四种磁性状态，因而在源头上限制了存储密度。

而且，巨磁阻效应对界面质量要求较高，传统的溅射镀膜在原子尺度上难以高质量成膜，从而不能完整呈现出界面效应。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种多态磁性存储器件及制备方法，技术方案如下：

一种多态磁性存储器件，所述多态磁性存储器件包括：

衬底；

位于所述衬底一侧的底电极，所述底电极包括第一底电极与第二底电极；

位于所述第一底电极背离所述衬底一侧的第一磁性层；

位于所述第一磁性层背离所述衬底一侧的非磁性层；

位于所述非磁性层背离所述衬底一侧的第二磁性层，所述第二磁性层在第一方向上延伸覆盖所述第二底电极；

所述第一方向平行于所述衬底所在平面，且由第一底电极指向第二底电极；

所述第二磁性层包括铁磁层和反铁磁层；

所述第二磁性层包括第一部分，所述第一部分位于所述第二底电极背离所述第一底电极一侧；

位于所述第一部分背离所述衬底一侧的绝缘层；

位于所述绝缘层背离所述衬底一侧的顶电极。

优选的，在上述多态磁性存储器件中，所述第一磁性层与所述第二磁性层的材料相同，且为范德瓦尔斯铁磁金属薄膜。

优选的，在上述多态磁性存储器件中，所述非磁性层为石墨薄片。

优选的，在上述多态磁性存储器件中，所述第一磁性层的厚度范围为30nm-40nm；

所述第二磁性层的厚度范围为10nm-20nm。

优选的，在上述多态磁性存储器件中，所述非磁性层的厚度范围为1nm-20nm。

优选的，在上述多态磁性存储器件中，所述绝缘层厚度范围为5nm-20nm。

优选的，在上述多态磁性存储器件中，所述底电极的厚度范围为5nm-30nm。

优选的，在上述多态磁性存储器件中，所述顶电极的厚度范围为30nm-50nm。