[发明专利]一种范德瓦尔斯异质结型存储器件及其制备方法

权利要求书

1.一种范德瓦尔斯异质结型存储器件，其特征在于，包括：

衬底；

设置于所述衬底之上的磁性拓扑绝缘体层；

设置于所述磁性拓扑绝缘体层之上的磁性绝缘体层，所述磁性绝缘体层横跨在磁性拓扑绝缘体层之上；

设置于所述磁性拓扑绝缘体层之上的霍尔条型金属电极，所述金属电极的两对霍尔电极位于磁性绝缘体层的两侧，纵向电极跨越该磁性绝缘体层；

所述磁性拓扑绝缘体层为具有本征反铁磁性的二维层状拓扑绝

缘体材料；

所述磁性绝缘体层为具有本征铁磁性的二维层状绝缘体材料。

2.如权利要求1所述的范德瓦尔斯异质结型存储器件，其特征在于，所述具有本征反铁磁性的二维层状磁性拓扑绝缘体材料为MnBi₂Te₄，所述具有本征铁磁性的二维层状绝缘体材料为Cr₂Ge₂Te₆。

3.如权利要求1所述的范德瓦尔斯异质结型存储器件，其特征在于，所述磁性拓扑绝缘体层的层数为奇数，表现出宏观磁矩。

4.如权利要求1所述的范德瓦尔斯异质结型存储器件，其特征在于所述衬底为硅和二氧化硅衬底，在硅层之上覆盖有均匀的二氧化硅层，共同形成栅极和绝缘层，提供背栅电压调控。

5.如权利要求1所述的范德瓦尔斯异质结型存储器件，其特征在于所述金属电极为铬和金双层金属，铬的厚度为1-10nm，金的厚度为30-150nm。

6.如权利要求2所述的范德瓦尔斯异质结型存储器件，其特征在于所述磁性拓扑绝缘体材料MnBi₂Te₄的层数为3层至11层之间的奇数层，其中每层的厚度约为1.4纳米；所述磁性绝缘体Cr₂Ge₂Te₆的厚度为0.8纳米到50纳米。

7.如权利要求1-6任一所述的范德瓦尔斯异质结型存储器件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

S101提供一衬底，在衬底上制备拓扑磁性绝缘体MnBi₂Te₄层；

S102制备磁性绝缘体Cr₂Ge₂Te₆层，并通过干法转移的方式将其转移至步骤S101的MnBi₂Te₄层之上形成异质结，其中Cr₂Ge₂Te₆层横跨MnBi₂Te₄层；

S103将金属电极以霍尔条结构的方式刻制在步骤S102制成的异质结上，并用六方氮化硼封装；所述霍尔条结构可以同时提供纵向电阻和霍尔电阻的四端法测量。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述MnBi₂Te₄层和Cr₂Ge₂Te₆层通过机械剥离法自大块单晶材料中获得，大块晶体的尺寸约0.1毫米到5毫米。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述机械剥离法是利用Scotch胶带粘附大块晶体，随后将粘附有大块晶体的Scotch胶带放置于衬底上，去除胶带后，即获得所需厚度的MnBi₂Te₄层和Cr₂Ge₂Te₆层；在放置于衬底之前，需要对衬底进行预清洗，清洗方法为：利用空气等离子体对衬底表面进行30秒到10分钟的处理。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于S103步骤所述霍尔条图形的刻画采用电子束曝光方法，金属电极蒸镀采用电子束蒸镀，蒸镀电极采用铬和金双层金属电极。