一种新型异质结及其构建方法和应用

    专利查询2026-04-06  12


    本发明属于磁性存储器,具体涉及一种新型异质结及其构建方法和应用。


    背景技术:

    1、磁随机存取存储器(mram)是一种很有前途的新型存储技术,采用自旋传递转矩(stt)或自旋轨道转矩(sot)磁化开关机制进行信息的读写。与传统的磁随机存取存储器相比,磁电随机存取存储器(meram)是基于电压控制的磁各向异性(vcma),即磁隧道结(mtjs)的自旋方向受外部电场控制从而避免了产生焦耳热,然而,提高性能的主要瓶颈是垂直磁各向异性(pma)能量和电压控制的磁各向异性系数(β)。通常,较大的pma能量(>2erg/cm2)抵抗热力学波动从而维持信息存储的稳定性,需要较大的电压控制的磁各向异性系数来实现信息写入与读取过程中的较低功耗。

    2、fe3gate2(fgt)具有铁磁性,晶格与bn衬底兼容。因此,fe3gate2是一种很有前途的铁磁(fm)候选材料。这些结果清楚地表明,选择二维fe3gate2来设计磁隧道结体系结构可能是获得更高的垂直磁各向异性和电压控制的磁各向异性系数的可行选择。


    技术实现思路

    1、本发明的主要目的在于提供一种新型异质结及其构建方法和应用,以克服现有技术中存在的不足。

    2、为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案如下:

    3、第一方面,本发明提供了一种新型异质结,包括二维磁性材料,且在所述二维磁性材料的底部设置有修饰层和/或绝缘隔绝材料,其中,所述二维磁性材料包括fe3gate2,所述修饰层包括ba2n。

    4、第二方面,本发明还提供了一种新型异质结的构建方法,包括:

    5、分别构建不同堆叠方式的的异质结,选取能量最低,最稳定的结构作为基态并进行模拟计算。

    6、进一步地,在数值模拟过程中,对fe3gate2/ba2n施加-4%-4%的应变调控。

    7、进一步地,在数值模拟过程中,对fe3gate2/bn施加-2.28-2.28v/nm的电压调控。

    8、进一步地,在数值模拟过程中,对fe3gate2/ba2n/bn施加-1.51-1.51v/nm的电压调控。

    9、第三方面,本发明还提供了上述的新型异质结于磁性隧道结中的应用。

    10、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

    11、(1)本发明提供了一种具有可调谐磁各向异性的二维磁性材料,为优化二维磁性晶体的磁各向异性性能提供了有用的方向,并通过本发明的新型异质结来设计磁性隧道结(mtjs)体系,以获得更高的垂直磁各向异性(pma)和电压调控磁各向异性磁隧道结(vcma),并且能够为制备新一代超低功耗、超高速度的磁电随机存储器件(meram)提供理论指导。

    12、(2)本发明通过对fe3gate2/ba2n施加-4%-4%的应变调控,在-2%应变下,mae可高达4.384erg/cm2,原来二维fe3gate2的mae为0.856erg/cm2,构建新型异质结fe3gate2/ba2n计算得出mae为2.167erg/cm2。

    13、(3)本发明通过对fe3gate2/bn施加-2.28-2.28v/nm的电压调控,vcma系数为36(-12)fj/vm,通过对fe3gate2/ba2n/bn施加-1.51-1.51v/nm的电压调控,vcma系数为427fj/vm,说明受ba2n影响。



    技术特征:

    1.一种新型异质结,其特征在于,包括二维磁性材料,且在所述二维磁性材料的底部设置有修饰层和/或绝缘隔绝材料,其中,所述二维磁性材料包括fe3gate2,所述修饰层包括ba2n。

    2.根据权利要求1所述的新型异质结,其特征在于:所述绝缘隔绝材料包括bn。

    3.权利要求1所述新型异质结的构建方法,其特征在于,包括:分别构建不同堆叠方式的的异质结,选取能量最低,最稳定的结构作为基态并进行模拟计算。

    4.根据权利要求3所述的新型异质结的构建方法,其特征在于:在数值模拟过程中,对fe3gate2/ba2n施加-4%-4%的应变调控。

    5.根据权利要求3所述的新型异质结的构建方法,其特征在于:在数值模拟过程中,对fe3gate2/bn施加-2.28-2.28v/nm的电压调控。

    6.根据权利要求3所述的新型异质结的构建方法,其特征在于:在数值模拟过程中,fe3gate2/ba2n/bn施加-1.51-1.51v/nm的电压调控。

    7.权利要求1所述的新型异质结于磁性隧道结中的应用。


    技术总结
    本发明揭示了一种新型异质结及其构建方法和应用。所述新型异质结,包括二维磁性材料,且在所述二维磁性材料的底部设置有修饰层和/或绝缘隔绝材料,其中,所述二维磁性材料包括Fe<subgt;3</subgt;GaTe<subgt;2</subgt;,所述修饰层包括Ba<subgt;2</subgt;N。本发明提供了一种具有可调谐磁各向异性的二维磁性材料,为优化二维磁性晶体的磁各向异性性能提供了方向,并通过本发明的新型异质结来设计磁性隧道结体系,以获得更高的垂直磁各向异性和电压调控磁各向异性系数,并且能够为制备新一代超低功耗、超高速度的磁电随机存储器件(MeRAM)提供理论指导。

    技术研发人员:孙启龙,周杨,谭瑞山,杨云鹏,罗李菁,董佳楠,孙翠茹,张丽丽,李鲁艳,时术华
    受保护的技术使用者:山东建筑大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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