CN107527995B - 基于光敏中间层的光控磁阻器件 - Google Patents
基于光敏中间层的光控磁阻器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107527995B CN107527995B CN201710651535.9A CN201710651535A CN107527995B CN 107527995 B CN107527995 B CN 107527995B CN 201710651535 A CN201710651535 A CN 201710651535A CN 107527995 B CN107527995 B CN 107527995B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- photosensitive
- ferromagnetic
- intermediate layer
- photosensitive intermediate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 85
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 56
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 238
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 26
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 12
- RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N heliogen blue Chemical compound [Cu].[N-]1C2=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=NC([N-]1)=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=N2 RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910019236 CoFeB Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910018279 LaSrMnO Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 229910017107 AlOx Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910017947 MgOx Inorganic materials 0.000 claims 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims 2
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 abstract description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- -1 MgO Chemical class 0.000 description 7
- XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N copper(II) phthalocyanine Chemical compound [Cu+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- ZDZZPLGHBXACDA-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Co] Chemical compound [B].[Fe].[Co] ZDZZPLGHBXACDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FQMNUIZEFUVPNU-UHFFFAOYSA-N cobalt iron Chemical compound [Fe].[Co].[Co] FQMNUIZEFUVPNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- GWFAVIIMQDUCRA-UHFFFAOYSA-L copper(ii) fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Cu+2] GWFAVIIMQDUCRA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，本发明共提出2种实施方案。方案一：使用光敏材料取代现有磁阻器件中的非光敏中间层材料，即该磁阻器件的核心结构为“铁磁层/光敏中间层/铁磁层”，其中上下两个铁磁层作为自由层及参考层。方案二：在方案一的基础上，在铁磁层和光敏中间层之间，进一步设置缓冲层。本发明提出的基于光敏中间层的磁阻器件由于其中间层电学性质的光可调控性，增加了通过光学方法调控器件磁阻的新维度，使得单个磁阻器件可以实现4种以上电阻状态，从而可以存储多比特数据。因此能够实现更高的数据存储密度，同时降低单比特数据储存成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，能够实现用光学方法调控磁阻效应，属于数据存储器技术领域。
背景技术
以自旋阀(Spin-valve)和磁隧道结(Magnetic Tunnel Junction，简称MTJ)为代表的磁阻器件在磁存储器(Magnetic Random Access Memory，简称MRAM)、硬盘读头、磁传感器等方面都有重要应用。其核心部分主要由三层薄膜组成，其中两个铁磁层被中间非磁层分隔开，即“铁磁层/非磁中间层/铁磁层”三明治结构。其中一个铁磁层的磁化方向是固定不变的，称为参考层或固定层；另一个铁磁层的磁化方向可以被改变成与参考层层平行(Parallel，简称P)或者反平行(Anti-Parallel，简称AP)，称为自由层。由于巨磁阻效应(Giant Magnetoresistance)或隧穿磁阻效应(Tunneling Magnetoresistance)的存在，当两个铁磁层的磁化方向平行时，器件呈现低阻(RP)状态；而当两个铁磁层的磁化方向反平行时，器件会呈现高阻(RAP)状态，这两种状态可以在存储时分别用来表示二进制中的“0”和“1”。
传统上，磁阻器件的非磁中间层起到分隔两层铁磁层，并且传导自旋极化电子的作用，在器件工作时不具有对磁阻进行调控的作用。目前常用的中间层材料主要有非磁金属材料如Cu、Cr(对应于自旋阀)、金属氧化物如MgO、Al2O3(对应于MTJ)等。中间层材料的选择对于磁阻率的大小有一定影响，但是一旦材料确定，对于电阻值的调控只是通过控制上下铁磁层的相对磁化方向来进行，而不能通过对中间层材料的调控来影响电阻。
光敏材料的电学性质可以通过光照来有效调节，使用合适的光敏有机材料作为磁阻器件中间层材料，能够引入新的磁阻调控维度，在单个器件中利用磁阻效应和光阻效应的结合，实现4个及以上不同阻值状态，从而可以存储多个比特的数据，提高存储密度。
发明内容
一、发明目的：
针对上述背景中提到的传统“铁磁层/非磁中间层/铁磁层”磁阻器件单个器件只能实现两种存储状态的问题，本发明提供了一种基于光敏中间层的光控磁阻器件结构。光敏材料的引入使得能够额外通过光学的方法调控电阻，从而在单个器件中实现四种(或更多)的存储状态，相比传统的磁阻器件来说存储密度更高，每比特数据存储成本更低。
二、技术方案：
本发明的技术方案是：一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，其特征在于使用光敏材料取代现有磁阻器件中的非光敏中间层材料，从而实现额外的以光学方式对阻值的调控。本发明共提出2种实施方案。
方案一：
一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，其特征在于：使用光敏材料取代现有磁阻器件中的非光敏中间层材料，从而实现额外的以光学方式对阻值的调控，即该磁阻器件的核心结构为“铁磁层/光敏中间层/铁磁层”，其中上下两个铁磁层作为自由层及参考层，被光敏中间层分隔开。如附图1所示。
其中所述两个铁磁层，两者材料可以相同也可以不同，可以使用铁磁金属材料如铁Fe、钴Co、镍Ni等，也可以是其合金如钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe等其中的一种，也可以是其他高自旋极化率的半金属或半金属合金材料如LaSrMnO3、Fe3O4、Co2FeAlSi等，还可以是磁性半导体材料如(GaMn)As、MnAs等。这些合金材料中各个元素的组成可以不一样，也可以掺杂。
所述光敏中间层材料包括但不局限于酞菁铜(Copper phthalocyanine，CuPc)、氟化酞菁铜(fluorinated copper phthalocyanine，F16CuPc)等酞菁类有机物，也可以是其它化学性质较稳定、其电学属性具有显著的光可调控性的光敏材料，例如Ge、锑化铟等光敏半导体等。
方案二：
一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，使用光敏材料取代现有磁阻器件中的非光敏中间层材料，即该磁阻器件的核心结构为“铁磁层/光敏中间层/铁磁层”，其中上下两个铁磁层作为自由层及参考层，被光敏中间层分隔开；同时在铁磁层和光敏中间层之间，进一步设置有缓冲层，即上下两个铁磁层作为自由层及参考层，光敏层作为中间层，光敏中间层与铁磁层被缓冲层分隔开，即从上到下依次是“铁磁层/缓冲层/光敏中间层/缓冲层/铁磁层”。这里缓冲层的作用之一是减小或避免所述的铁磁层和光敏中间层材料之间在制备过程中互相渗透，导致界面质量不好的问题；另一个作用是保护作为自由层的铁磁层，使其在制备过程中不与外界空气或中间层材料发生化学反应而破坏材料特性。如图2(a)所示。
其中所述两个铁磁层，两者材料可以相同也可以不同，可以使用铁磁金属材料如铁Fe、钴Co、镍Ni等，也可以是其合金如钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe等其中的一种，也可以是其他高自旋极化率的半金属或半金属合金材料如LaSrMnO3、Fe3O4、Co2FeAlSi等，还可以是磁性半导体材料如(GaMn)As、MnAs等。这些合金材料中各个元素的组成可以不一样，也可以掺杂。
所述光敏中间层材料包括但不局限于酞菁铜(Copper phthalocyanine，CuPc)、氟化酞菁铜(fluorinated copper phthalocyanine，F16CuPc)等酞菁类有机物，也可以是其它化学性质较稳定、其电学属性具有显著的光可调控性的光敏材料，例如Ge、锑化铟等光敏半导体等。
所述的缓冲层可以仅存在与作为参考层的铁磁层和光敏中间层之间，作为自由层的铁磁层和中间层之间无缓冲层。如图2(b)所示。
其中，所述的缓冲层可以仅存在与作为自由层的铁磁层和光敏中间层之间，作为参考层的铁磁层和光敏中间层之间无缓冲层。如图2(c)所示。
所述的缓冲层是一层薄的导电材料，可以是化学性质稳定的金属如Ru、Cu、W等，也可以是金属的不完全氧化物如AlOx、MgOx等。
三、优点及功效：
本发明提供一种使用光敏材料作为中间层的磁阻器件。现有的基于非光敏中间层的磁阻器件只能通过调控上下铁磁层相对磁化方向实现2种电阻状态，因而单个器件只能存储1比特数据。与之相比，本发明提出的基于光敏中间层的磁阻器件由于其中间层电学性质的光可调控性，增加了通过光学方法调控器件磁阻的新维度，使得单个磁阻器件可以实现4种以上电阻状态，从而可以存储多比特数据。因此能够实现更高的数据存储密度，同时降低单比特数据储存成本。
附图说明
图1为基于光敏中间层的光控磁阻器件的一种核心结构(方案一)示意图。
图2(a)、(b)、(c)为基于光敏中间层的光控磁阻器件的另一种核心结构(方案二)示意图。
图3为基于光敏中间层的光控磁阻器件的一种核心结构(方案一)的一种特定实例的示意图。
图4为基于光敏中间层的光控磁阻器件的一种核心结构(方案二)的一种特定实例的示意图。
图5为基于光敏中间层的光控磁阻器件的一种核心结构(方案二)的一种特定实例的示意图。
图6为基于光敏中间层的光控磁阻器件的一种特定实例下的四种工作状态。
具体实施方式
参照附图，进一步说明本发明的实质性特点。附图均为示意图。其中涉及的各功能层或区域的厚度非实际尺寸，其描绘的形状也非严格按照实际形状。
在此公开了详细的示例性的实施例，其特定的结构细节和功能细节仅是表示描述示例实施例的目的，因此，可以以许多可选择的形式来实施本发明，且本发明不应该被理解为仅仅局限于在此提出的示例实施例，而是应该覆盖落入本发明范围内的所有变化、等价物和可替换物。另外，将不会详细描述或将省略本发明的众所周知的模块，以免混淆本发明实施例的相关细节。
本发明提出了一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，光敏中间层的电学性质具有光可调控性，因而可以通过光学方法实现对器件电阻的调节，结合磁阻器件传统的电磁学调控方法，可以实现单器件多个比特数据的存储。
方案一
图1是基于光敏中间层的光控磁阻器件的一种核心结构(方案一)示意图。本发明对传统的基于非光敏中间层(如MgO，Cu等)的磁阻器件进行了改进，本发明新型光控磁阻器件使用光敏材料作为中间层。该新型MTJ核心层结构从上到下由铁磁层I(0～500nm)，光敏中间层(0～1000nm)，铁磁层II(0～500nm)构成。各层的磁化方向可以是都平行于面内，也可以是都沿垂直方向。作为参考层的铁磁层I或铁磁层II磁化方向固定，作为自由层的另一层的磁化方向可以通过一定的方式加以翻转，从而实现两层平行或者反平行的两种状态。实现自由层翻转的方法包括但不仅限于施加磁场、通过垂直电流的自旋转移动量矩(STT)、通过平行于面内电流的自旋轨道动量矩(SOT)等。光敏中间层的电学性质(体现为包括载流子浓度或电导率在内的属性)可以通过一定强度的、特定的一种或多种波长混合的光波照射来调控，当受到光照时，器件的电阻产生一定幅度的变小或变大(取决于光敏中间层材料电学性质对光照的反应)。用来调控的光波可以由小型激光器产生并通过光学系统聚焦在特定位置，也可以由光纤等媒介接入外部光源产生的光波并聚焦在特定位置。由于器件各层厚度很薄，光照可以透过铁磁层作用于中间层。因此如附图6所示，根据有无光照和两铁磁层相对磁化方向这两个条件的组合，单个基于光敏中间层的光控磁阻器件可以实现①无光照且磁化方向反平行②无光照且磁化方向平行③有光照且磁化方向反平行④有光照且磁化方向平行这四种不同的电阻值状态，可以分别表示二进制中的“11”、“10”、“01”、“00”四个不同的信息，即可以储存两比特的数据。
方案二
图2(a)、(b)、(c)是基于光敏中间层的、且增加了缓冲层的光控磁阻器件的一种核心结构(方案二)示意图。该结构从上到下由铁磁层I(0～500nm)，缓冲层(0～100nm)，光敏中间层(0～1000nm)，缓冲层(0～100nm)、铁磁层II(0～500nm)构成；其中铁磁层I、铁磁层II及光敏中间层与方案一相同，进一步的，在铁磁层I、铁磁层II和光敏中间层之间添加了缓冲层，将其分隔开，一方面减小或避免方案一中可能涉及的铁磁层和光敏中间层材料之间在制备过程中互相渗透，导致界面质量不好的问题；另一个方面保护铁磁层II使其在制备过程中不与外界空气或光敏中间层材料发生化学反应而破坏材料特性；此外缓冲层还可能有提高电子自旋极化率等有益影响。同时，缓冲层可以只存在于某一铁磁层和光敏中间层之间，如图2(b)，2(c)。缓冲层应具有一定的导电性，可以是化学性质稳定的金属如Ru、Cu、W等，也可以是金属的不完全氧化物如AlOx、MgOx等。
实施例1:
如图3所示，是基于光敏中间层的光控磁阻器件一种核心结构(方案一)的一种特定实例的示意图，所述铁磁层I的材料是金属钴(Co)，作为自由层；铁磁层II的材料是合金镍铁(Ni80Fe20)，作为参考层；中间层光敏材料是有机物氟化酞氰铜(F16CuPc)，其电学性质可以通过光照有效调控，且自旋弛豫长度较长，有利于磁阻效应的产生。
实施例2:
如图4所示，是基于光敏中间层的光控磁阻器件另一种核心结构(方案二)的一种特定实例的示意图，所述铁磁层I的材料是金属钴(Co)，作为自由层；铁磁层II的材料是合金镍铁(Ni80Fe20)，作为参考层；中间层光敏材料是有机物氟化酞氰铜(F16CuPc)；缓冲层材料是不完全氧化的铝(AlOX)，其能够防止铁磁层金属与中间层有机物互相渗透，从而保证两层之间界面质量良好，也在制备过程中保护铁磁层金属不与外界空气及相邻有机物发生化学反应受到破坏，同时其本身具有类似金属的导电性。
实施例3:
如图5所示，是基于光敏中间层的光控磁阻器件另一种核心结构(方案二)的一种特定实例。所述铁磁层I和铁磁层II的材料是合金钴铁硼(CoFeB)，分别作为自由层和参考层；中间层光敏材料是光敏半导体Ge；缓冲层材料是不完全氧化的镁(MgOX)，其能够防止铁磁层金属与中间层有机物互相渗透，从而保证两层之间界面质量良好，也在制备过程中保护铁磁层金属不与外界空气及相邻有机物发生化学反应受到破坏，同时其本身具有类似金属的导电性。
图6是基于光敏中间层的光控磁阻器件一种特定实例下的四种工作状态，表示四种不同的数据存储态。在本实例中，自由层和参考层磁化方向为垂直于薄膜平面方向，图中各层内的箭头方向表示各层的磁化方向。图中虚线箭头代表光照。通过对相对磁化方向的调控以及对光照条件的调控，单个基于光敏中间层的光控磁阻器件可以实现①无光照且磁化方向反平行②无光照且磁化方向平行③有光照且磁化方向反平行④有光照且磁化方向平行这四种不同的工作状态，四种状态下分别具有R4、R3、R2、R1四个不同电阻值，可以分别对应于二进制中的“11”、“10”、“01”、“00”四个不同的信息，因此可以储存两比特的数据。
Claims (6)
1.一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，其特征在于：使用光敏材料取代现有磁阻器件中的非光敏中间层材料，从而实现额外的以光学方式对阻值的调控，即该磁阻器件的核心结构为“铁磁层/光敏中间层/铁磁层”，其中上下两个铁磁层作为自由层及参考层，被光敏中间层分隔开；
所述两个铁磁层，两者材料可以相同也可以不同，包括但不限于铁磁金属材料铁Fe、钴Co、镍Ni；或是其合金钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe其中的一种；或是其他高自旋极化率的半金属/半金属合金材料LaSrMnO3、Fe3O4、Co2FeAlSi；或是磁性半导体材料(GaMn)As、MnAs；这些合金材料中各个元素的组成可以不一样，也可以掺杂；
所述光敏中间层材料包括但不局限于酞菁类有机物：酞菁铜、氟化酞菁铜；或是其它化学性质较稳定、其电学属性具有显著的光可调控性的光敏半导体材料：Ge、锑化铟；
在所述两个铁磁层和光敏中间层之间设有缓冲层，将铁磁层与光敏中间层分隔开，一方面减小或避免铁磁层和光敏中间层材料之间在制备过程中互相渗透，导致界面质量差的问题；另一个方面保护铁磁层使其在制备过程中不与外界空气或光敏中间层材料发生化学反应而破坏材料特性；所述缓冲层是具有一定导电性的化学性质稳定的金属为Ru、Cu、W，或者是金属的不完全氧化物为AlOx、MgOx；
通过对相对磁化方向的调控以及对光照条件的调控，单个基于光敏中间层的光控磁阻器件可实现无光照且磁化方向反平行、无光照且磁化方向平行、有光照且磁化方向反平行、有光照且磁化方向平行这四种不同的工作状态，四种状态下分别具有R4、R3、R2、R1四个不同电阻值，分别对应于二进制中的“11”、“10”、“01”、“00”四个不同的信息，使得所述光控磁阻器件可储存两比特的数据。
2.一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，其特征在于：使用光敏材料取代现有磁阻器件中的非光敏中间层材料，即该磁阻器件的核心结构为“铁磁层/光敏中间层/铁磁层”，其中上下两个铁磁层作为自由层及参考层，被光敏中间层分隔开；同时在铁磁层和光敏中间层之间，进一步设置有缓冲层，即上下两个铁磁层作为自由层及参考层，光敏层作为中间层，光敏中间层与铁磁层被缓冲层分隔开，即从上到下依次是“铁磁层/缓冲层/光敏中间层/缓冲层/铁磁层”；
所述两个铁磁层，两者材料可以相同也可以不同，包括但不限于铁磁金属材料铁Fe、钴Co、镍Ni；或是其合金钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe其中的一种；或是其他高自旋极化率的半金属/半金属合金材料LaSrMnO3、Fe3O4、Co2FeAlSi；或是磁性半导体材料(GaMn)As、MnAs；这些合金材料中各个元素的组成可以不一样，也可以掺杂。
3.根据权利要求2所述的一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，其特征在于：所述光敏中间层材料包括但不局限于酞菁类有机物：酞菁铜、氟化酞菁铜；或是其他化学性质较稳定、其电学属性具有显著的光可调控性的光敏半导体材料：Ge、锑化铟。
4.根据权利要求2所述的一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，其特征在于：所述的缓冲层可以仅存在于作为参考层的铁磁层和光敏中间层之间，作为自由层的铁磁层和中间层之间无缓冲层。
5.根据权利要求2所述的一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，其特征在于：所述的缓冲层可以仅存在于作为自由层的铁磁层和光敏中间层之间，作为参考层的铁磁层和光敏中间层之间无缓冲层。
6.根据权利要求2所述的一种基于光敏中间层的光控磁阻器件，其特征在于：所述的缓冲层是一层薄的导电材料，包括但不限于化学性质稳定的金属Ru、Cu、W，或是金属的不完全氧化物AlOx、MgOx。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710651535.9A CN107527995B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 基于光敏中间层的光控磁阻器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710651535.9A CN107527995B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 基于光敏中间层的光控磁阻器件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107527995A CN107527995A (zh) | 2017-12-29 |
| CN107527995B true CN107527995B (zh) | 2020-10-09 |
Family
ID=60680518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710651535.9A Active CN107527995B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 基于光敏中间层的光控磁阻器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107527995B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111554805A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-08-18 | 西安交通大学 | 一种实现可见光调控界面磁性的方法及结构 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008205020A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Alps Electric Co Ltd | 光磁気検出デバイス |
| CN103238101A (zh) * | 2010-12-07 | 2013-08-07 | 小利兰斯坦福大学理事会 | 并入有包括拓扑绝缘体的拓扑材料的电装置及光学装置 |
| CN105931662A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-09-07 | 北京航空航天大学 | 一种基于光调控的有机自旋存储单元 |
-
2017
- 2017-08-02 CN CN201710651535.9A patent/CN107527995B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008205020A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Alps Electric Co Ltd | 光磁気検出デバイス |
| CN103238101A (zh) * | 2010-12-07 | 2013-08-07 | 小利兰斯坦福大学理事会 | 并入有包括拓扑绝缘体的拓扑材料的电装置及光学装置 |
| CN105931662A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-09-07 | 北京航空航天大学 | 一种基于光调控的有机自旋存储单元 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107527995A (zh) | 2017-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10580967B2 (en) | Magnetic tunnel junction device and magnetic random access memory | |
| US6920063B2 (en) | Magnetic element utilizing spin transfer and an MRAM device using the magnetic element | |
| KR100816746B1 (ko) | 자기 메모리 셀 | |
| US7973349B2 (en) | Magnetic device having multilayered free ferromagnetic layer | |
| JP5279384B2 (ja) | Ｓｔｔ−ｍｔｊ−ｍｒａｍセルおよびその製造方法 | |
| JP5460606B2 (ja) | 分離ｃｐｐアシスト書込を行うスピン注入ｍｒａｍデバイス | |
| KR101318035B1 (ko) | 필드 유도 반강자성 또는 강자성 커플링을 이용한 스핀 토오크 전달 셀 구조체 | |
| US7859034B2 (en) | Magnetic devices having oxide antiferromagnetic layer next to free ferromagnetic layer | |
| KR102316122B1 (ko) | 마그네틱 접합부, 마그네틱 접합부를 제공하는 방법 및 마그네틱 메모리 | |
| US20160300999A1 (en) | Magnetoresistive Random Access Memory Cell | |
| JP2007504651A (ja) | スピン転移スイッチングを利用し且つ複数のビットを記憶する磁気メモリ素子 | |
| US11527708B2 (en) | Ultra-fast magnetic random access memory having a composite SOT-MTJ structure | |
| JP2003030976A (ja) | オンザフライでピン留めされる軟らかいリファレンス層のためのクラッディングされた読出し導体 | |
| CN105702853A (zh) | 一种自旋转移矩磁存储单元 | |
| WO2010026861A1 (ja) | 磁気メモリ及びその製造方法 | |
| JP2007305629A (ja) | スピン注入型磁化反転素子 | |
| CN106229004B (zh) | 一种光写入的非易失性磁存储器 | |
| JP2007201059A (ja) | 磁気素子、磁気記録装置及び書き込み方法 | |
| JP3906145B2 (ja) | 磁気ランダムアクセスメモリ | |
| KR20130066552A (ko) | 합성 저장층을 포함하는 자기-참조 자기 랜덤 액세스 메모리 소자 | |
| US20060138509A1 (en) | Magnetic random access memory with lower switching field through indirect exchange coupling | |
| US7826254B2 (en) | Magnetic storage device and method for producing the same | |
| CN110993782B (zh) | 基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器 | |
| US7081658B2 (en) | Techniques for reducing Neel coupling in toggle switching semiconductor devices | |
| CN107527995B (zh) | 基于光敏中间层的光控磁阻器件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |