[发明专利]集记忆电阻与隧穿磁电阻于一体的多功能自旋记忆电阻器件及制备方法

权利要求书

1.集记忆电阻与隧穿磁电阻于一体的多功能自旋记忆电阻器件，其特征在于包括采用Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结，在外加电压（±1V）下，具有双极阻变效应，在外加磁场（±500Oe）下，具有隧穿磁电阻效应；所述的Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结上、下均溅射Ag电极，下电极Ag接地，当上电极Ag加一定（+1V）的正电压时，Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结由高阻态转换为低阻态，此时的电压称为Vset，Vset=+1V；当上电极Ag加一定（-0.5V）的负电压时，Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结由低阻态变为高阻态，此时的电压称为Vreset，Vreset=-0.5V。

2.如权利要求1所述的多功能自旋记忆电阻器件，其特征在于当Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结处于高阻态时，结电阻随温度的降低而增大，表现为半导体导电的性质；当Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结处于低阻态时，结的电阻随温度的降低而降低，表现为金属导电特性。

3.如权利要求1所述的多功能自旋记忆电阻器件，其特征在于在室温下，所述的高电阻为低电阻的88~90倍。

4.集记忆电阻与隧穿磁电阻于一体的多功能自旋记忆电阻器件的制备方法，包括步骤如下：

（1）在玻璃衬底上覆盖第一层不锈钢掩膜,用磁控溅射方法分别沉积Cr层、Ag层、Co层,其中Cr为缓冲层,Ag为器件的下电极,Co作为磁性隧道结的磁性层；溅射气氛为Ar气；

（2）将生长的薄膜取出，换上第二层不锈钢掩膜，利用磁控溅射的方法在Co层上溅射ZnO绝缘层，生长气氛为Ar气与O₂气的混合气，其中氧气体积占3‰；过程中在Co和ZnO的界面处自然形成CoO_1-x氧化层，由此得到Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结；

（3）将生长的薄膜取出，换上第三层不锈钢掩膜，在上述ZnO层上用磁控溅射方法沉积第二个Co层、Ag层，溅射气氛为Ar气；其中Co层作为磁性隧道结的第二个磁性层，Ag层为器件的上电极。

5.如权利要求4所述的多功能自旋记忆电阻器件的制备方法，其特征在于所述Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的上、下电极为Co层，厚度分别为30nm、10nm。

6.如权利要求4所述的多功能自旋记忆电阻器件的制备方法，其特征在于ZnO的溅射厚度为2nm。

7.如权利要求4所述的多功能自旋记忆电阻器件的制备方法，其特征在于衬底材料为康宁D263eco^TMT衬底。

8.如权利要求4所述的多功能自旋记忆电阻器件的制备方法，其特征在于工艺条件如下：溅射室真空为6×10^-8Torr，以纯度为99.95%以上的ZnO陶瓷和99.99%以上的Co金属和Ag金属为靶材，将ZnO置于射频靶，Co和Ag置于直流靶。以纯度为99.99%以上的高纯Ar气体作为溅射气体，Ar气经过气体流量计进入溅射室；Co的溅射功率为5W，溅射气压为5×10^-3Torr。ZnO的溅射功率和溅射气压分别为15W和6×10^-3Torr，生长气氛为Ar气与O₂气的混合气，其中氧气体积占3‰。