[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

说明书

本发明公开一种范德瓦尔斯异质结型存储器件及其制备方法，属于微纳器件磁存储领域。异质结的下层为二维磁性拓扑绝缘体，上层为二维铁磁绝缘体。本发明基于Si/SiO₂衬底，通过机械剥离和干法转移技术制备所述异质结。在电学测量中，通过施加不同的极化磁场或磁场扫描过程，利用电学输运性质测量可以得到幅值不变、稳定调节的磁交换偏置输运曲线，并且在很高的磁场下仍然保持稳定状态。本发明这种稳定且可控的交换偏置现象有利于未来发展基于磁随机存储原理的低维纳米芯片。

技术领域

本发明属于微纳器件磁存储领域，特别涉及一种范德瓦尔斯异质结型存储器件及其制备方法。

背景技术

在信息技术飞速发展的时代，大量的信息需要被存储、读取。如何实现有效信息的高效利用，成为现如今亟待解决的问题。随着新一代磁存储器的发展，其稳定、功耗低、存储速度快的特性得到越来越高的重视，在基础技术层面实现新的突破是大势所趋，也是时代的要求。

始于巨磁阻效应、隧穿磁电阻技术的应用，基于磁学物理特性的存储器件得到迅猛发展，例如利用自旋扭矩效应和自旋转移实现的新一代磁性随机存储器件。另一方面，通过不同磁学物相间的交互作用实现的交换偏置效应同样有应用于磁学信息存储领域的潜力。1956年，交换偏置效应在表层包裹氧化层的Co磁颗粒中发现。这种受外磁场可调的磁滞偏移特性拥有成为信息存储领域又一重要物理机理的前景。目前，交换偏置效应多发现于不同薄层磁性材料之间的耦合，而这种耦合大多伴随着不确定性与耗散性。如何在低维微纳量级实现可控可重复的稳定交换偏置磁信号历史存储技术是当今的研究热点之一。

交换偏置效用目前主要实现在常规磁性材料堆叠间，解决交换偏置效应不可控、易损耗、不稳定的缺陷是此发明的重点，其可用于其它磁学体系界面交换作用的研究和未来实现基于崭新磁交换作用的磁随机存储器件的研制等诸多方面。

发明内容

基于上述问题，本发明的内容是提供一种范德瓦尔斯异质结型存储器件，所述异质结是磁性且拓扑稳定可以实现稳定交换偏置现象，从而实现存储磁化历史信息的技术。

本发明的技术方案如下：

一种范德瓦尔斯异质结型存储器件，其包括：

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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，所述磁性拓扑绝缘体层的层数为奇数，表现出宏观磁矩。

在一些实施例中，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(约300纳米)，共同形成栅极和绝缘层，提供背栅电压调控。

在一些实施例中，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。