[发明专利]一种柔性多态磁性加持铁电调控特性的非易失存储器件在审
申请号: | 201910879107.0 | 申请日: | 2019-09-18 |
公开(公告)号: | CN110783460A | 公开(公告)日: | 2020-02-11 |
发明(设计)人: | 程路明;孙华伟;徐家伟;王瑞龙;肖海波;杨昌平;梁世恒 | 申请(专利权)人: | 湖北大学 |
主分类号: | H01L51/05 | 分类号: | H01L51/05;H01L51/40 |
代理公司: | 42212 武汉河山金堂专利事务所(普通合伙) | 代理人: | 胡清堂 |
地址: | 430000 湖北*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 衬底 调控特性 磁性层磁 连续调控 磁性层 电薄膜 有机铁 多态 铁电 非易失存储器件 磁电阻器件 层叠设置 存储功能 多态存储 柔性器件 铁电器件 弯曲应力 磁存储 磁电阻 底电极 顶电极 极化态 铁电态 铁电性 调控 磁电 硬质 整合 制备 生长 | ||
本发明提供了一种柔性多态磁性加持铁电调控特性的非易失存储器件,所述器件包括由下至上层叠设置的柔性衬底、磁性底电极、中间有机铁电薄膜层和磁性顶电极;本发明采用柔性衬底代替普通的硬质衬底,在柔性衬底上生长和制备底部磁性层、有机铁电薄膜层和顶部磁性层。本器件不同于之前单一的柔性器件、磁电阻器件或铁电器件,本器件整合了柔性及调控特征、磁电调控特性以及铁电调控特性为一体,器件整体除利用了基于磁电阻特性的磁存储功能外,还结合了铁电性极化态及其对磁性层磁矩调控下的多态存储,还利用到柔性衬底弯曲应力对器件中铁电态的连续调控进而产生对磁性层磁特性的连续调控,从而实现更丰富连续多态调节存储功能及特征。
技术领域
本发明涉及信息存储技术领域;具体地,涉及一种柔性多态磁性加持铁电调控特性的非易失存储器件。
背景技术
随着移动终端和大容量服务器等各种信息设备的快速发展,人们对存储器的需求迅速增加。在摩尔定律和海量数据存储需求的推动下,随着特征尺寸不断减小至接近原子级,传统存储器的性能和可靠性达到极限。由此,一些新型存储器开始崭露头角。尤其近年来伴随着人工智能研究的进一步崛起,可用于模拟人脑存储信息的多态存储器更加受到重视。
在该领域,具有高密度、更大带宽、更低功耗、更短延迟时问、更低成本和更高可靠性是存储器设计的重要考量因素,磁存储和铁电存储都因各自特有优势而成为多态非易失存储器的研究对象。另外,人们对低成本、重量轻、柔性便携的电子产品需求量越来越大。相对于硅基衬底,大多柔性衬底能够具有弯曲或卷成任意形状的能力,目前常用的柔性衬底既轻又薄,而且比玻璃衬底的器件更耐用、更耐冲击。所以基于柔性器件的多态存储在人工穿戴器件开发上具有较大优势和应用潜力。本器件不同于之前单一的柔性器件、磁电阻器件或铁电器件,本器件整合了柔性及其调控特征、磁电调控特性以及铁电调控特性为一体,器件整体不但利用了基于磁电阻特性的磁存储功能,并且也结合了铁电性极化态以及其对磁性层磁矩调控下的多态存储,还利用到柔性衬底弯曲应力对器件中铁电态的连续调控进而产生对磁性层磁特性的连续调控,从而实现更丰富连续多态调节存储功能及特征。这样得到柔性多态磁性加持铁电调控特性的非易失存储器件可以表现出多种状态,对于人工智能应用具有极大潜力。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷,提供一种柔性多态磁性加持铁电调控特性的非易失存储器件,本发明整合了柔性及调控特征、磁电调控特性以及铁电调控特性为一体,可实现更丰富的连续多态调节存储功能及特征。
为了实现上述目的,在基础的实施方案中,本发明提供了一种柔性多态磁性加持铁电调控特性的非易失存储器件,核心结构包括由下至上层叠设置的柔性衬底、磁性底电极、中间有机铁电薄膜层和磁性顶电极;所述柔性衬底的材料选自聚奈二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯乙二酯(PPA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚醚砜树脂(PES);所述磁性底电极、磁性顶电极的材料可选自磁性金属单质、磁性合金材料和具有良好导电的磁性金属氧化物;所述中间有机铁电薄膜层的材料选自PVDF、P(VDF-TrFE)、Nylon-7、Nylon-11及β-Quinol-methanol Polymers。
在一种优选的实施方案中,所述柔性衬底的材料为聚奈二甲酸乙二醇酯(PEN);所述磁性底电极材料为分别为磁性金属氧化物Fe3O4,厚度为50nm;所述中间有机铁电薄膜层的材料为P(VDF-TrFE);所述磁性顶电极材料为磁性金属单质Co,厚度为10nm;所述磁性顶电极表面还设置有50nm铜电极层。
在一种优选的实施方案中,所述中间有机铁电薄膜层的厚度为20nm。
本发明还提供了上述柔性多态磁性加持铁电调控特性的非易失存储器件的制备方法,包括如下步骤:
1)对柔性衬底进行清洗;
2)将磁性底电极通过磁控溅射法或热蒸发法沉积于柔性衬底上;
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L51-00 使用有机材料作有源部分或使用有机材料与其他材料的组合作有源部分的固态器件;专门适用于制造或处理这些器件或其部件的工艺方法或设备
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H01L51-42 .专门适用于感应红外线辐射、光、较短波长的电磁辐射或微粒辐射;专门适用于将这些辐射能转换为电能,或者适用于通过这样的辐射进行电能的控制
H01L51-50 .专门适用于光发射的,如有机发光二极管
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