[发明专利]拓扑磁结构及其制备方法、拓扑磁结构调控方法及存储器

权利要求书

1.一种拓扑磁结构材料，其特征在于，包括层叠设置的铁电衬底、缓冲层和具有磁性斯格明子结构的多层膜结构，所述缓冲层设于所述铁电衬底与所述具有磁性斯格明子结构的多层膜结构之间，所述具有磁性斯格明子结构的多层膜结构包括重金属层、磁性层和非磁性层，所述磁性层设于所述重金属层与所述非磁性层之间，所述重金属层与所述非磁性层的材料不同，所述拓扑磁结构材料具有介于垂直各向异性与水平各向异性之间的临界各向异性，并且所述拓扑磁结构材料存在界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。

2.根据权利要求1所述的拓扑磁结构材料，其特征在于，所述重金属层的材料选自Pt或Ir中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的拓扑磁结构材料，其特征在于，所述磁性层可以为单层或者相邻的多层；和/或，所述磁性层为单层，所述磁性层的材料选自Co、Ni及Fe中的任意一种；和/或，所述磁性层为相邻的多层，每一层磁性层的材料为单一元素，所述磁性层的材料选自Co、Ni及Fe中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的拓扑磁结构材料，其特征在于，所述非磁性层的材料选自Ta、Ir、IrMn、MgO及TaO中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的拓扑磁结构材料，其特征在于，所述铁电衬底具有电致伸缩特性，选自PMN-PT、PZN-PT、PIN-PMN-PT的弛豫铁电材料中的任意一种或多种；和/或，所述缓冲层的材料选自Ta、Pt和Ru中的任意一种或多种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的拓扑磁结构材料，其特征在于，单层所述重金属层的厚度为1nm～5nm；和/或，单层所述磁性层的厚度为0.5nm～1.5nm；和/或，单层所述非磁性层的厚度为1nm～5nm。

7.根据权利要求6所述的拓扑磁结构材料，其特征在于，所述铁电衬底的厚度为大于100微米；和/或，所述缓冲层的厚度为5nm～100nm。

8.一种拓扑磁结构，其特征在于，为权利要求1-7任一项所述的拓扑磁结构材料自所述具有磁性斯格明子结构的多层膜结构沿层叠方向向下进行点阵刻蚀得到的纳米点阵列，刻蚀至所述具有磁性斯格明子结构的多层膜结构与所述缓冲层的界面，所述拓扑磁结构能够通过电场的变化在斯格明子、条带畴和涡旋畴这三种拓扑态之间转变。

9.根据权利要求8所述的拓扑磁结构，其特征在于，所述纳米点阵列的纳米线直径为200nm～500nm；和/或，所述纳米点阵列中相邻的纳米线之间的距离为大于200nm。

10.一种如权利要求8-9任一项所述的拓扑磁结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在铁电衬底上依次沉积缓冲层和具有磁性斯格明子结构的多层膜结构，得到拓扑磁结构材料；

沿层叠方向，自所述具有磁性斯格明子结构的多层膜结构向下进行点阵刻蚀至所述多层膜结构与所述缓冲层的界面，刻蚀掉局部的所述具有磁性斯格明子结构的多层膜结构，得到纳米点阵列。

11.根据权利要求10所述的拓扑磁结构的制备方法，其特征在于，刻蚀的步骤包括：

在具有磁性斯格明子结构的多层膜结构的表面上铺设具有确定直径的单层密堆排列聚苯乙烯球模板；

对铺设聚苯乙烯球模板的拓扑磁结构进行氧等离子刻蚀，使得聚苯乙烯球的尺寸缩小；

将进行氧等离子刻蚀后的拓扑磁结构进行氩等离子刻蚀，使得拓扑磁结构未被聚苯乙烯球覆盖的表面被刻蚀，刻蚀至所述具有磁性斯格明子结构的多层膜结构与所述缓冲层的界面；

刻蚀后去除聚苯乙烯球模板。

12.一种存储器，其特征在于，包括如权利要求8-9任一项所述的拓扑磁结构。