[发明专利]一种二维柔性磁存储阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二维柔性磁存储阵列及其制备方法，其采用三明治结构，设计合理，通过精确控制生长源的温度、比例、生长时间来生长空位掺杂的III‑VI族硫属化物层以达到电学调控的可实现性，从而实现各磁存储单元器件及二维柔性磁存储阵列的存储与记录功能，其磁矩调控范围为0～1μB，可在在液氮低温到室温，空气环境或真空环境中使用，磁存储功能稳定，结合柔性基底，应用范围广泛，适用性强。

技术领域

本发明属于磁存储与磁记录技术领域，具体涉及一种二维柔性磁存储阵列及其制备方法。

背景技术

自上世纪90年代以来，电子信息产业取得了举世瞩目的成就。现代信息存储技术不仅使信息存储高密度化，而且使信息存储与快速检索结合起来，已成为信息工作发展的基础，在工业自动化、嵌入式计算、网络和数据存储、汽车和航空航天等重要的民生、国防领域具有巨大的应用价值。其中磁储存技术具有存储数据非易失性、寿命长、低功耗、抗辐射等诸多优点，已成为现代信息存储技术的支柱。

随着人们对随身智能设备、可穿戴电子和生物医学设备的需求日益旺盛，柔性磁存储技术电池储能技术的突破将成为其进一步发展的关键。现有的磁存储芯片在应用中受到很大限制，往往表现在使用温度、环境对磁性功能的影响，从而导致磁存储芯片在应用过程中的适用范围小，功能性差，不稳定等。

2016年，国际团队首先将高性能磁性存储芯片移植到一块柔性塑料表面，且无损其性能，得到的透明薄膜状柔性“智能塑料”芯片，具有有优异的数据存储和处理能力，有望成为柔性轻质设备设计和研制的关键元件。然而，这一技术主要采用的是剥离、转移等方法，仍无法脱离传统的磁性存储芯片制备方法，且工艺繁复，成本高。尽管科学家已在不同存储芯片和材料上进行了多项研究，但在柔性基底上直接构造及应用高性能存储芯片的方式仍面临巨大挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种二维柔性磁存储阵列及其制备方法，解决了上述背景技术中磁存储材料的制备和应用的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种二维柔性磁存储阵列，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。

在本发明一较佳实施例中，所述第一BN层和第二BN层的厚度均为1～3分子层。

在本发明一较佳实施例中，所述III-VI族硫属化物层的厚度为单分子层到小于100nm。

在本发明一较佳实施例中，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。

在本发明一较佳实施例中，所述柔性基底包括PET、聚酰亚胺薄膜。

本发明还提供了上述二维柔性磁存储阵列的制备方法，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；