[发明专利]一种使用缓冲层增强太阳光对金属薄膜磁性调控的方法

说明书

一种使用缓冲层增强太阳光对金属薄膜磁性调控的方法，包括以下步骤：步骤1，薄膜的制备；步骤2，旋涂/沉积缓冲层；步骤3，光伏活性层的旋涂：将选定的光伏活性层旋涂在缓冲层上；步骤4，生长电极：制备器件顶电极；步骤5，使用太阳光进行调控。本发明采用的插入缓冲层增加太阳光调控金属薄膜的调控量的方法，适用于其他可见光源，太阳光属于可再生能源极大地降低了能耗、成本，调控量的增大为实际应用提供了可能。

技术领域

本发明属于磁性调控技术领域，特别涉及一种使用缓冲层增强太阳光对金属薄膜磁性调控的方法。

背景技术

现有调控金属薄膜铁磁共振场的技术一般借助电流产生的磁场、施加电压、使用高能量光束实现的。电流产生磁场调控耗能高，体积大，难与小型化器件兼容，产生焦耳热损坏器件，器件温度有可能上升到铁磁材料的居里温度，使器件不能工作。施加电压借助压电材料(如PMN-PT)利用应变作为媒介调控，需要电压高，集成难度大、高耗能；施加小电压借助离子液体调控，有化学反应产生，会腐蚀器件。高能量光束(如激光、脉冲光、偏振光)会产生大量热使器件不稳定，对于存储器件来说会影响临近的磁畴，影响精确性。

太阳光是备受关注的可再生能源，利用太阳光等可见光实现对金属薄膜磁性的调控是纯物理的方法可以实现低能耗，不会对器件造成腐蚀，并且和器件的小型化可以兼容。

目前太阳光调控金属薄膜的铁磁共振场，利用有机太阳能电池相关原理，可见光照射发光层产生电子，电子进入金属薄膜层占据未配对轨道能级，改变费米能级进一步改变磁性，存在的问题是存在散射、耗散、阴极和阳极功函数差太小等问题使进入金属薄膜层的电子数目太少，以至于调控量太小，急需增大调控量为实际应用铺平道路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用缓冲层增强太阳光对金属薄膜磁性调控的方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种使用缓冲层增强太阳光对金属薄膜磁性调控的方法，包括以下步骤：

步骤1，薄膜的制备：在基底上使用薄膜沉积方法得到金属薄膜层；

步骤2，旋涂/沉积缓冲层：选定利于传输电子/阻挡空穴的阴极缓冲层旋涂或者沉积在金属薄膜上，形成多层结构的测试结构；

步骤3，光伏活性层的旋涂：将选定的光伏活性层旋涂在缓冲层上；

步骤4，生长电极：制备器件顶电极；

步骤5，使用太阳光进行调控。

进一步的，步骤1中基底为：硅、二氧化硅或云母mica中的一种；薄膜结构为：Co/Ta/基底或CoFe/Ta/基底，其中CoFe的厚度为1.1nm或1.2nm，Co厚度为0.9nm或1nm，Ta厚度为4nm；CoFe或Co能够替换为FeCoB或NiFe。

进一步的，步骤1中，使用的基片需要在90w功率的超声振荡器中浸没在99％浓度的丙酮中清洗10min；之后在90w功率的超声振荡器中浸没在99％浓度的酒精中清洗10min；最后在90w功率的超声振荡器中浸没在去离子水中清洗10min并使用气枪吹干。

进一步的，步骤2中缓冲层材料为：ZnO、Ba、LiF或Ca中的一种。

进一步的，步骤2中，溶液采用旋涂法，取溶液15μL，使用匀胶机2000rpm进行旋涂，得到缓冲层；固体使用磁控溅射得到3nm到10nm的薄膜。

进一步的，步骤3中，光伏活性层为P3HT:PC61BM、PTB7-Th:PC71BM、p-DTS(FBTTH2)2:PC71BM:PTB7-Th中的一种；旋涂速度：1500rpm，使光伏活性层的厚度为70nm；将旋涂好光伏活性层的样品放置10-15小时使其均匀、干燥。