[发明专利]一种基于分子自旋态的磁场调控存储器件及数据存储方法

说明书

本发明涉及一种基于分子自旋态的磁场调控存储器件及数据存储方法。该存储器件包括基体，数据存储介质和探针，所述基体为导电基体；所述数据存储介质为自旋态可变有机分子层，其规则排列在导电基体表面；所述探针用于数据存储介质的数据的写入和/或读取；所述写入操作包括通过施加磁场改变自旋态可变分子层中有机分子的自旋态，所述读取操作包括检测出可变分子层中分子的自旋态；所述自旋可变有机分子为酞菁亚铁分子。本发明以酞菁亚铁分子为存储介质，通过改变施加磁场的强弱控制分子自旋态的转变，实现了信息的单分子写入，通过探针检测自旋态可以实现信息的单分子读取，从而达到利用磁场调控分子自旋态进行信息存储的目的。

技术领域

本发明属于存储器件技术领域，具体涉及一种磁场调控存储器件。

背景技术

磁场调控存储，指的是通过改变磁场的强弱从而改变数据存储介质中的数据的存储方式，其对应的单一存储单元占据面积小，工作电压低，功耗小，磁化状态稳定。目前采用的存储方式主要包括光存储、磁存储等，而借助扫描隧道显微镜(STM)进行磁场调控存储也是非常重要的一部分。利用扫描隧道显微镜极高的空间和能量分辨率和有机材料便于操纵组装的特点，可以对数据存储介质中的数据进行精确探测和操纵。

在现有的磁存储器件中，信息的写入与读取大多都是基于磁致电阻效应实现的，而目前的磁存储主要是垂直记录技术、热辅助磁性记录和图案化磁信息存储介质等。如中国发明专利申请CN200880012609.3提供了一种垂直磁记录介质，能够在不减损热稳定性的情况下更容易地在该介质上执行记录。中国发明专利申请CN201280071385.X提供了一种能维持磁性晶粒之间的磁分离、并具有 10K/nm以上的dT/dx的能适用于热辅助记录的磁记录介质。另外，基于扫描隧道显微镜和分子位移实现的存储器也得到迅猛发展。例如，中国发明专利申请 CN02110772.6公开了一种基于扫描隧道显微技术的可逆的分子电子器件，利用外加的正反向脉冲电压驱动分子位移实现信息的擦写和读取。

金属酞菁分子有平面的结构，能够自发吸附于各种界面而有序排列成各种结构，且其磁学特性丰富，自旋态易于调控，适合分子器件的研究。

发明内容

本发明利用有机分子的自旋态的变化，提出了一种基于分子自旋态的磁场调控存储器件，可以实现信息的磁场调控存储。

本发明的一方面在于提出了一种基于分子自旋态的磁场调控存储器件，该存储器件包括基体、数据存储介质和探针；所述数据存储介质为自旋态可变有机分子层，所述自旋态可变有机分子层的有机分子规则排列在所述基体表面；所述探针设置在数据存储介质表面，用于数据存储介质的数据写入和/或读取。

进一步，所述自旋可变有机分子为酞菁亚铁分子。

进一步，所述写入操作包括通过施加磁场改变所述自旋态可变有机分子层中有机分子的自旋态，所述读取操作包括检测出所述自旋态可变有机分子层中有机分子的自旋态。

进一步，所述写入操作是通过对所述自旋态可变有机分子层中有机分子施加磁场而改变有机分子的自旋态；所述读取操作是通过扫描隧道谱dI/dV谱检测是否存在近藤共振谷或峰。

进一步，所述基体为导电基体。

进一步，所述导电基体为Au基体、Ag基体或Cu基体。

进一步，磁场调控下的所述磁场为0-8T。

进一步，所述探针的针尖材料为钨合金、铂铱合金或碳纳米管。

作为本发明的另一方面，本发明还提出了一种磁场调控存储器件进行数据存储的方法，该方法包括，

1)在基体表面上形成数据存储介质，所述数据存储介质为自旋态可变有机分子层，所述自旋态可变有机分子层规则排列在所述基体表面；