[发明专利]一种二维柔性磁存储阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种二维柔性磁存储阵列，其特征在于：包括柔性基底和若干磁存储单元器件，所述磁存储单元器件阵列排布于柔性基底上；

所述磁存储单元器件包括自下而上依次层叠设置的第一导电电极、三明治结构和第二导电电极；所述三明治结构自下而上依次为第一BN层/空位掺杂的III-VI族硫属化物层/第二BN层，所述III-VI族硫属化物的化学式为MX，其中M为Ga、In中的至少一种，X为S、Se中的至少一种，所述空位为III-VI族硫属化物中的M原子缺陷；所述磁存储单元器件通过第一导电电极和第二导电电极施加的垂直电场，调节所述空位掺杂的III-VI族硫属化物层的磁性质在非磁和铁磁半金属性之间转变，实现磁存储功能，所述磁存储单元器件的磁矩调控范围为0～1μB。

2.根据权利要求1所述的一种二维柔性磁存储阵列，其特征在于：所述第一BN层和第二BN层的厚度均为1～3分子层。

3.根据权利要求1所述的一种二维柔性磁存储阵列，其特征在于：所述III-VI族硫属化物层的厚度为单分子层到小于100nm。

4.根据权利要求1所述的一种二维柔性磁存储阵列，其特征在于：所述第一导电电极和第二导电电极为非磁性材料，包括Au、Ti/Au。

5.根据权利要求1所述的一种二维柔性磁存储阵列，其特征在于：所述柔性基底包括PET、聚酰亚胺薄膜。

6.如权利要求1-5任一项所述一种二维柔性磁存储阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用电子束光刻方法在柔性基底上制备第一导电电极阵列及引线；

2)采用转移技术将生长在铜箔上的BN二维材料转移至第一导电电极表面，重复转移过程使BN二维材料厚度为1～3分子层，构成第一BN层；

3)采用分子束外延方法在第一BN层表面生长III-VI族硫属化物的二维材料，所述III-VI族硫属化物的化学式为MX，在生长过程中通过控制M源和X源的比例原位形成M空位，构成空位掺杂的III-VI族硫属化物层；

4)采用步聚2)所述转移技术将生长在铜箔上的BN二维材料转移至空位掺杂的III-VI族硫属化物层表面，重复转移过程使BN二维材料厚度为1～3分子层，构成第二BN层；

5)采用步聚1)所述电子束光刻方法在第二BN层表面上制备第二导电电极阵列及引线；

6)通过第一导电电极和第二导电电极对空位掺杂的III-VI族硫属化物层施加范围为的垂直电压，完成制备。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述化学式中M为Ga、In中的至少一种，X为S、Se中的至少一种，所述M源和X源的比例为浓度比7～9:1。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步聚1)中，所述电子束光刻方法具体步骤为：在柔性基底上旋涂PMMA光刻胶并烘干；接着进行掩膜与电子束光刻，曝光PMMA光刻胶，曝光后用显影液显影、定影吹干，得到设计的电极图形；然后蒸发导电电极金属，完成后用丙酮剥离光刻胶，形成第一导电电极阵列，然后在第一导电电极上焊接引线。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步聚2)中，所述转移技术具体步骤为：在生长于铜箔上的大面积BN二维材料表面旋涂一层PMMA，待PMMA固化后，用FeCl₃溶液将铜箔溶解，将带有BN二维材料的PMMA转移到第一导电电极阵列表面，之后将其浸泡于丙酮中至PMMA溶解。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步聚3)，所述分子束外延具体步骤为：将制备了第一导电电极与第一BN层的柔性基底放置于分子束外延系统的真空腔中，腔内放置高纯度的M、X生长源，用机械泵、分子泵将生长腔内气压10^-7torr以下，分别加热M源和X源到各自蒸发温度，其中M源与X源浓度的比率为7～9:1以形成M空位；生长过程保持柔性基底温度为室温。