[发明专利]一种二维反铁电磁性隧道结

权利要求书

1.一种二维反铁电磁性隧道结，其特征在于：所述二维反铁电磁性隧道结包括两个磁性vdW电极FGT、以及夹在所述两个磁性vdW电极Fe₃GeTe₂之间的单层CIPS；其中所述磁性vdW电极FGT采用单层FGT。

2.根据权利要求1所述一种二维反铁电磁性隧道结，其特征在于：所述FGT和CIPS都具有六方晶体结构，所述 FGT晶格常数：a=3.99Å，c=16.33Å，所述FGT为范德瓦尔斯层状结构，空间群为P63/mmc；所述CIPS的晶格常数为6.12 Å。

3.根据权利要求2所述一种二维反铁电磁性隧道结，其特征在于：所述二维反铁电磁性隧道结通过所述单层 FGT和所述单层CIPS扩胞堆叠形成，两者晶格失配小于3%。

4.根据权利要求2所述一种二维反铁电磁性隧道结，其特征在于：所述单层FGT厚度在5.5-5.7 Å之间；所述单层CIPS的厚度在3.3-3.5Å之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述一种二维反铁电磁性隧道结的模型构建，其特征在于，包括如下步骤：

选取薄层vdW FGT即单层FGT、以及单层CIPS作为构建所述二维反铁电磁性隧道结的二维铁磁及铁电材料；

2）获取FGT、CIPS的晶格常数并优化后进行计算；

3）获取所述单层FGT与所述单层CIPS；

4）将步骤3）获得的所述单层FGT和所述单层CIPS进行扩胞堆叠形成所述二维反铁电磁性隧道结，使两者晶格失配小于3%；

5）测算所述二维反铁电磁性隧道结的性能参数RA、TMR以及TER。

6.根据权利要求5所述一种二维反铁电磁性隧道结的模型构建，其特征在于：步骤2）中，所述FGT晶格常数取a=3.99Å、c=16.33Å，FGT为范德瓦尔斯层状结构，空间群为P63/mmc；所述CIPS的晶格常数取6.12 Å。

7.根据权利要求5所述一种二维反铁电磁性隧道结的模型构建，其特征在于，步骤3）所述获取所述单层FGT与所述单层CIPS为：将FGT和CIPS在（001）方向进行切面，获得单层结构的FGT和CIPS，即所述单层FGT和所述单层CIPS，分别有6个原子和10个原子。

8.根据权利要求5所述一种二维反铁电磁性隧道结的模型构建，其特征在于：步骤3）中所述单层FGT的厚度在5.5-5.7 Å之间；所述单层CIPS的厚度3.3-3.5Å之间。

9.根据权利要求5所述一种二维反铁电磁性隧道结的模型构建，其特征在于，步骤4）所述扩胞堆叠形成所述二维反铁电磁性隧道结为：按照所述单层FGT在XY平面构建33超胞、所述单层CIPS构建2 2超胞，进行扩胞堆叠；其中所述单层FGT和所述单层CIPS初始距离设置在3-3.5Å之间，在Z方向即垂直于薄片方向所加真空层长度在20Å以上； 当所述单层CIPS在铁电态下，与所述单层FGT构建的隧道结，其扩胞堆叠形成的堆叠结构共148个原子；而当所述单层CIPS在反铁电态下，与所述单层FGT构建的隧道结，会首先将两种体系由六方晶系转变为正交晶系，之后进行所述扩胞堆叠，形成的堆叠结构共296个原子。

10.根据权利要求5所述一种二维反铁电磁性隧道结的模型构建，其特征在于，所述 RA表示为：

其中A为单位晶胞面积，T(Ɛ_F)为费米能级处透射函数， ；

所述TMR和TER可分别由下式求得：

TMR = |G_P - G_AP|/min(G_P ,G_AP)

TER = |G_FE –G_AFE |/min(G_FE ,G_AFE )

其中G_P和G_AP分别为FGT具有平行和反平行磁序时的电导；G_FE和G_AFE分别为CIPS在铁电态和反铁电态的电导。