[发明专利]基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件及其制作方法

权利要求书

1.一种基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括步骤：

1)于基底上形成固定磁层；

2)于所述固定磁层上形成隧穿层；

3)采用原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺或薄膜剥离-转移工艺于所述隧穿层上沉积自由磁层，所述自由磁层为二维铁磁材料层。

2.根据权利要求1所述的基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件的制作方法，其特征在于：步骤1)包括：

1-1)提供一CMOS电路基底，于所述CMOS电路基底上形成第一金属连接层并对所述第一金属连接层进行平坦化处理，所述第一金属连接层与所述CMOS电路的MOS管的漏极连接；

1-2)于所述第一金属连接层上形成第一金属过渡层；

1-3)采用原子层沉积工艺、化学气相沉积工艺或薄膜剥离-转移工艺于所述第一金属过渡层上沉积所述固定磁层。

3.根据权利要求2所述的基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件的制作方法，其特征在于：所述第一金属过渡层具有平整表面，所述固定磁层与所述第一金属过渡层紧密结合，所述第一金属过渡层的费米能级与所述固定磁层的费米能级相等或相近，以降低所述固定磁层与所述第一金属过渡层的接触电阻，所述固定磁层的晶格常数与所述第一金属过渡层相近，以降低所述固定磁层与所述第一金属过渡层的热失配及晶格失配。

4.根据权利要求2所述的基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件的制作方法，其特征在于：所述CMOS电路基底包括基于SOI衬底的CMOS电路层以及覆盖所述CMOS电路层的平坦化的介质层。

5.根据权利要求2所述的基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件的制作方法，其特征在于：步骤3)还包括：

3-1)于所述自由磁层上形成隧穿隔离顶层，所述隧穿隔离顶层为二维绝缘材料层；

3-2)于所述隧穿隔离顶层上形成第二金属过渡层；

3-3)于所述第二金属过渡层上形成第二金属连接层；

3-4)图形化刻蚀所述第二金属连接层、第二金属过渡层、自由磁层、隧穿层、固定磁层、第一金属过渡层及第一金属连接层，以形成柱形结构的磁性隧穿结器件。

6.根据权利要求5所述的基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件的制作方法，其特征在于：所述二维绝缘材料层包括二维氮化硼、氟化石墨烯及氧化石墨烯中的一种。

7.根据权利要求1所述的基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件的制作方法，其特征在于：所述自由磁层的材质包括CrGeTe₃及CrI₃中的一种。

8.根据权利要求1任意一项所述的基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件的制作方法，其特征在于：所述隧穿层为二维绝缘材料层，所述二维绝缘材料层包括二维氮化硼、氟化石墨烯及氧化石墨烯中的一种。

9.一种基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件，其特征在于，包括：

第一金属连接层，所述第一金属连接层形成于一CMOS电路基底上，所述第一金属连接层与所述CMOS电路的MOS管的漏极连接；

第一金属过渡层，形成于所述第一金属连接层上；

固定磁层，形成于所述第一金属过渡层上；

隧穿层，形成于所述固定磁层；

自由磁层，形成于所述隧穿层上，所述自由磁层为二维铁磁材料层；

第二金属过渡层，形成于所述自由磁层上；

第二金属连接层，形成于所述第二金属过渡层上。

10.根据权利要求9所述的基于二维自由磁层的磁性隧穿结器件，其特征在于：所述第一金属过渡层具有平整表面，所述固定磁层与所述第一金属过渡层紧密结合，所述第一金属过渡层的费米能级与所述固定磁层的费米能级相等或相近，以降低所述固定磁层与所述第一金属过渡层的接触电阻，所述固定磁层的晶格常数与所述第一金属过渡层相近，以降低所述固定磁层与所述第一金属过渡层的热失配及晶格失配。