[发明专利]用于产生和发射自旋极化电子的方法和电子发射器件

说明书

本发明涉及到数据储存及检索。更确切地说是涉及到用自旋极化电子存储数据的方法和设备。尤其涉及用于产生和发射自旋极化电子的方法及用于产生和发射自旋极化电子的电子发射器件。

多年以来，对高速大容量数据储存器件一直存在着不断增长的需求。随着模拟系统转变为数字系统以及现有处理器工艺所显现的处理速度的不断提高，快速存取大量数据的能力已赶不上要求。在计算机模拟科学领域以及高清晰度电视(HDTV)、HDTV录相、压缩磁盘、个人数字式助手(PDA)、个人通信助手(PCA)、数字式走带机构和甚至汽车之类的消费领域中，情况更是如此。而且，计算机、多媒体和通信的交叉领域将通过虚拟现实、交互式电视、语音识别系统(声音交互式)、手写体识别系统以及具有娱乐系统的集成通信而影响消费者，上述每一种情况都要求高速静态大容量数据存储器。

采用常规光刻技术以及对现有存储器工艺作出的逐步改进已得到了一些进展。这种逐步进展只会增大不断提高的处理器速度与其储存并有效利用所需数据量的能力之间的差距。

因此，本发明的目的是一种存储介质以及一种用来使用自旋极化电子在存储介质上存储数据并从中读取所存储的数据的方法和设备，这种方法基本上避免了由有关技术的局限性和缺点所造成的各种问题。

本发明的特点和优点将加以描述并从本发明的实施得以了解。本发明的目的和其它优点将由书面描述及其权利要求和附图中所具体指出的方法和电子发射器件加以实现并完成。

为达到这些及其它优点并根据本发明的目的，作为举例和广义的描述，用于产生和发射自旋极化电子的电子发射器件包含第一导电材料；磁耦合于第一导电材料的磁性超薄膜；位于第一导电材料和磁性超薄膜之间的电绝缘的透磁介质；电耦合于磁性超薄膜的第二导电材料，形成为具有受到电场冲击时发射电子的结构；以及电耦合于发射电子结构的正极，用于产生冲击发射电子结构的电场。

根据本发明的另一种情况，一种产生和发射自旋极化电子的方法，包含下列步骤：对第一导电材料施加电压以建立磁场极性；基于磁场极性，在磁性超薄膜中极化电子；对磁性超薄膜施加电流以提供在磁性超薄膜中被自旋极化的电子流；通过对制成为发射电子结构的第二导电材料施加电压以发射极化电子。

应该理解，无论上述的一般描述还是下面的详细描述都是示例和解释性的，并且是为了提供权利要求所述的本发明的进一步的解释。

用来为本发明提供进一步理解而结合并组成本说明书一部分的附图，描述了本发明的一个现有最佳实施例，且与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1是本发明最佳实施例数据存储和检索器件的剖面图；

图2是用于图1数据存储和检索器件中的消象散器(stigmator)元件的平面图；

图3(a)和3(b)是图1数据存储介质的局部剖面图；

图4(a)是图1数据存储介质的平面图；

图4(b)是图1数据存储介质的局部剖面图，示出了放置和对准区；

图5(a)-5(b)是数据存储操作过程中，图1数据存储介质的局部剖面图；

图6(a)-6(b)是第一数据读取操作过程中，图1数据存储介质的局部剖面图；

图7(a)-7(b)是第二数据读取操作过程中，图1数据存储介质的局部剖面图；

图8是对准操作过程中，图1数据存储和检索器件的局部剖面图；

图9是消隐/放置操作过程中，图1数据存储和检索器件的局部剖面图；

图10是最佳电子发射器件的侧面切开图；

图11是图10所示器件的底部切开图；

图12是图10所示器件的底部图；以及

图13示出了本发明的一个变通实施例。

现详细参照本发明的最佳实施例，其一个例子示于附图中。

图1示出了本发明数据存储和检索器件的一个示例性实施例。此数据存储和检索器件包括一个控制单元1、一个带有尖端2b的自旋极化电子源40、一个抽取器4、准直器6、7和9、静电透镜10、11和12、以及绝缘元件5和8。此数据存储和检索器件还包括一个消隐元件13、粗和精微偏转器14和15、一个电子探测器16、一个数据存储层17以及一个衬底18。