CN111755447A - 一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元及其调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元及其调控方法。存储单元包括衬底、第一绝缘层、下电极、介电层、铁电层、二维磁性层、第二绝缘层、纳米导线、第三绝缘层。本发明能够通过调控二维磁性层是内部电子自旋极化而调控其禁带宽度。调控方法是利用纳米导线中通过的电流脉冲所产生的磁场控制二维磁性层的电子自旋方向，纳米导线中的电流脉冲方向改变时磁场的方向也相应改变，从而改变二维磁性层中电子的自旋方向，二维磁性层的电子自旋方向改变时，将引起二维磁性层能带的变化。二维磁性层能带的变化与铁电层极化的变化共同作用能够引起电子隧穿过铁电层时所需跨越势垒的高度和宽度，从而实现了不同逻辑态的调控。

Description

一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元及其调控方法

技术领域

本发明涉及信息存储领域，特别是涉及一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元及其调控方法。

背景技术

铁电存储器是一种基于铁电材料的自发极化特性来进行数据存储的新型存储器件，具有抗辐射、耐疲劳、保持性好等优点，在航天器、飞机黑匣子、高铁等方面具有重要的应用。随着科技的发展，生产、生活中对存储器件小型化、高密度存储提出了迫切的需求。减小存储单元的体积是提高存储器的存储密度的有效方法之一，但是对于铁电材料来说，存储单元体积的减小，一般是通过减小器件单元中铁电薄膜的厚度来实现的。对于传统的电容型的铁电存储单元来说，薄膜厚度的减小将极大地影响存储单元的可靠性。因此，如何在确保铁电薄膜材料可靠性的同时，提高铁电存储器的存储密度、容量成为了铁电存储器发展的重要的难题。此外，商业化的铁电存储器是一种破坏性读出的存储器件，也就是说，在读取存储单元中所存储数据的过程中，可能会破坏存储单元中的数据，在读取完成以后，往往需要一次写入操作，确保所存储的数据不被改写。

为了解决铁电存储器存储密度小、容量不高以及破坏性读取的问题，一种新型的铁电存储器件单元被提出来了——铁电隧道结存储单元。铁电隧道结单元通过将铁电薄膜的厚度减小的几个纳米的范围内来实现铁电存储单元体积的减小，同时利用铁电材料在不同极化状态下，电子隧穿过不同极化状态下铁电薄膜的概率不同来实现非破坏性的读取。从某种程度上来讲，由于机理的创新，使得铁电隧道结存储单元解决了部分铁电存储器发展的难题。可是通过改变薄膜的厚度，仅能从单元体积的程度上提高铁电存储器的存储密度，考虑到铁电存储器衬底的厚度，存储单元本身体积的变化，并不能从根本上解决存储器单位体积存储密度的问题。对于Si基工艺来说，单位面积上铁电存储单元的密度并没有很大的变化。此外，基于隧穿效应的铁电隧道结在存储数据时，无论是开态还是关态，隧穿电流的量级都很小，致使开关态之间的电流值比值不高，对数据读取的可靠性有一定的影响。如何提高铁电隧道结存储器的存储密度并进一步提高电流比值仍然是实现其应用迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元及其调控方法，可应用于新型铁电存储器件中，通过外场控制使存储单元实现4逻辑态以上的存储状态，以及进一步提高铁电隧道结存储器的存储密度，提高开关态电流比值的同时，能够降低存储器件的功耗，易于实现柔性化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元，包括：由下往上依次设置的衬底、第一绝缘层、下电极、介电层、铁电层、二维磁性层、第二绝缘层、纳米导线和第三绝缘层。

可选地，所述介电层与所述铁电层为外延生长，所述介电层的厚度小于所述铁电层的厚度。

可选地，所述二维磁性层使用外场调控内部电子自旋极化来控制禁带宽度的二维磁性材料，所述二维磁性层的厚度小于所述介电层和所述铁电层的厚度之和。

可选地，所述铁电层采用钛酸钡、钛酸铅、钛酸锆铅、铁酸铋、钛酸铋钠、铁酸镥、CuInP₂S₆或In₂Se₃中的任意一种材料。

可选地，所述二维磁性层采用VSe₂、VSSe、FeCl₂、FeCl、MnPS₃或MnPSe₃中的任意一种材料。

一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元的调控方法，所述方法应用于一种多逻辑态的高密度铁电存储单元，所述调控方法包括：

确定二维磁性层能带的变化情况；

确定铁电层极化的变化情况；

确定多逻辑态的高密度铁电存储单元的隧穿电流；

根据所述二维磁性层能带的变化情况和所述铁电层极化的变化情况确定所述隧穿电流隧穿过所述铁电层时跨越势垒的高度和势垒的宽度；

根据所述势垒的高度和所述势垒的宽度，确定逻辑态。

可选地，所述确定二维磁性层能带的变化情况，具体包括：

获取纳米导线中的电流脉冲方向；

根据所述电流脉冲方向，确定二维磁性层中电子的自旋方向；

根据所述自旋方向，确定二维磁性层能带的变化情况。

可选地，所述确定铁电层极化的变化情况，具体包括：

获取施加在下电极和二维磁性层上的电压方向和电压大小；

根据所述电压大小和所述电压方向，确定铁电层极化的变化情况。

可选地，所述确定多逻辑态的高密度铁电存储单元的隧穿电流，具体包括：

在所述下电极和所述二维磁性层上施加定电压；

根据所述定电压，确定多逻辑态的高密度铁电存储单元的隧穿电流。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元及其调控方法，可应用于新型铁电存储器件中，通过外场控制使存储单元实现4逻辑态以上的存储状态，以及进一步提高铁电隧道结存储器的存储密度，提高开关态电流比值的同时，能够降低存储器件的功耗，易于实现柔性化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于多逻辑态的高密度铁电存储单元组成结构图；

图2为本发明基于多逻辑态的高密度铁电存储单元实现四逻辑态时的势垒示意图；

图3为本发明二维磁性材料中电子自旋极化方向不同时的能带结构示意图；

图4为本发明基于多逻辑态的高密度铁电存储单元的调控方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元及其调控方法，可应用于新型铁电存储器件中，通过外场控制使存储单元实现4逻辑态以上的存储状态，以及进一步提高铁电隧道结存储器的存储密度，提高开关态电流比值的同时，能够降低存储器件的功耗，易于实现柔性化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元包括：由下往上依次设置的衬底1、第一绝缘层2、下电极3、介电层4、铁电层5、二维磁性层6、第二绝缘层7、纳米导线8、第三绝缘层9，能够存储的逻辑态至少为4个。

介电层4与铁电层5为外延生长，可以通过介电层4控制铁电层5的应变，提高铁电层5的铁电性能稳定性。介电层4的厚度小于铁电层5的厚度。将介电层4的厚度控制在铁电层5的厚度之下，能够尽可能的保证铁电薄膜的铁电性能，使得铁电薄膜的铁电极化翻转能够有效控制存储单元中势垒的厚度和宽度。

二维磁性层6是能够使用外场调控内部电子自旋极化来控制禁带宽度的二维磁性材料，使得二维磁性层6在不同的电子自旋极化下与铁电薄膜接触界面处的势垒发生变化。将二维磁性层6的厚度控制在介电层4和铁电层5厚度之和以下，能够有效降低整个器件单元的厚度，同时二维磁性层6在少层状态下具有更好的谷极化性能，也就是电子自旋方向改变时能带发生变化的性质

铁电层5可以为钛酸钡、钛酸铅、钛酸锆铅、铁酸铋、钛酸铋钠、铁酸镥、CuInP₂S₆、In₂Se₃材料。这些材料均能保证铁电层5在几个纳米的厚度内维持稳定的铁电极化状态。

二维磁性层6可以为VSe₂、VSSe、FeCl₂、FeCl、MnPS₃、MnPSe₃材料。这些材料均能保证二维磁性层6在少层状态下具有谷极化性质。

如图2所示，由于铁电层5的铁电极化存在两个极化方向，铁电极化方向的改变可以调控铁电层势垒的高度；而二维磁性层6至少存在两个稳定的能带结构，两个不同的能带可在与铁电层5相接触的界面调控势垒的高度和宽度，进而调制电子隧穿过势垒的概率，这样整个存储单元至少存在四个不同的逻辑态。当纳米导线8中通过脉冲电流的方向不同时，将产生两个方向相反的磁场，外加磁场的方向不同时二维磁性层6中的电子自旋方向将发生改变，电子自旋方向的改变将引起二维磁性层6的能带，主要表现在二维磁性层6的禁带宽度发生改变。二维磁性层6两个不同的能带将引起二维磁性层6与铁电层5界面处势垒的变化，体现在介电层4和铁电层5整体势垒高度和宽度的变化。二维磁性层6较大的禁带宽度将进一步提高二维磁性层6与铁电层5界面处势垒的高度，同时可以使势垒宽度略微变宽，见图2(a)和2(b)；二维磁性层6较小的禁带宽度将进一步降低二维磁性层6与铁电层5界面处势垒的高度，同时可以使势垒宽度略微变窄，见图2(c)和2(d)。二维磁性层6与铁电层5界面处势垒的变化与铁电层5中极化改变铁电层5、介电层4势垒高度的变化，可以使由介电层4、铁电层5和二维磁性层6所构成的势垒呈现出至少4种不同的状态。这4种不同的状态可以使电子隧穿过介电层4、铁电层5时至少有4种不同的概率，使得整个存储单元能够存储至少4个不同的逻辑态，在下电极3和二维磁性层6中间施加微小电压读取隧穿电流的大小时，就可以识别这4个逻辑态。考虑到铁电层除极化的方向会发生改变外，极化值的大小也会发生改变，当铁电层的极化方向和极化值的大小均可以通过电场有效调控时，整个存储单元可以存储4个以上的逻辑存储态。

如图3所示，当纳米导线8中通过脉冲电流的方向不同时，将产生两个方向相反的磁场，外加磁场的方向不同时二维磁性层6中的电子自旋方向将发生改变，电子自旋方向的改变将引起二维磁性层6的能带，主要表现在二维磁性层6的禁带宽度发生改变。如图3(a)中所示，当二维磁性层6中电子自旋向上时，二维磁性层中的禁带宽度几乎为0；如图3(b)中所示，当二维磁性层6中电子自旋向上时，二维磁性层中的禁带宽度为1eV。

在具体的实施例中，衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为SrTiO₃、铁电层5为BaTiO₃、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃的一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元为实施例1。其实现的主要流程为：

a)使用原子层沉积法在Si衬底上制备第一绝缘层SrTiO₃。

b)使用原子层沉积法在第一绝缘层SrTiO₃制备下电极SrRuO₃。

c)使用原子层沉积法在下电极SrRuO₃上制备介电层SrTiO₃。

d)使用原子层沉积法在介电层SrTiO₃制备铁电层BaTiO₃。

e)使用化学气相沉积法在铁电层BaTiO₃制备二维磁性层FeCl。

f)使用原子层沉积法在二维磁性层FeCl制备第二绝缘层SrTiO₃。

g)使用磁控溅射法在第二绝缘层SrTiO₃制备Pt薄膜，并通过刻蚀成为纳米导线Pt。

h)使用原子层沉积法在纳米导线Pt制备第三绝缘层SrTiO₃，并通过刻蚀成为纳米导线。

在该实施例中采用了如图1所示的结构，介电层SrTiO₃与铁电层BaTiO₃为外延生长，可以通过介电层SrTiO₃控制铁电层的应变BaTiO₃，提高铁电层BaTiO₃的铁电性能稳定性。将介电层SrTiO₃的厚度控制在铁电层BaTiO₃的厚度之下，能够尽可能的保证铁电薄膜的铁电性能，使得铁电薄膜的铁电极化翻转能够有效控制存储单元中势垒的厚度和宽度。二维磁性层FeCl是能够通过调控其内部电子自旋极化而调控自身禁带宽度的二维磁性层，使得二维磁性层在不同的电子自旋极化下与铁电薄膜接触界面处的势垒发生变化。将二维磁性层FeCl的厚度控制在介电层SrTiO₃和铁电层BaTiO₃厚度之和以下，能够有效降低整个器件单元的厚度，同时二维磁性层FeCl在少层状态下具有更好的谷极化性能，也就是电子自旋方向改变时能带发生变化的性质。利用纳米导线Pt中通过的电流脉冲所产生的磁场控制二维磁性层FeCl的电子自旋方向，纳米导线Pt中的电流脉冲方向改变时磁场的方向也相应改变，从而改变二维磁性层FeCl中电子的自旋方向，二维磁性层FeCl的电子自旋方向改变时，将引起二维磁性层FeCl能带的变化。在下电极SrRuO₃和二维磁性层FeCl上施加一电压，通过改变电压的正负调控下电极SrRuO₃和二维磁性层FeCl之间电场的方向，通过调控电场的大小来控制铁电层BaTiO₃中极化的方向和大小。可以通过下电极SrRuO₃和二维磁性层FeCl上施加微小的定电压来读取器件单元的隧穿电流，隧穿电流的大小来表示不同的逻辑态，二维磁性层FeCl能带的变化与铁电层BaTiO₃极化的变化共同作用能够引起电子隧穿过铁电层时所需跨越势垒的高度和宽度，从而实现了不同逻辑态的调控。由于铁电层的铁电极化BaTiO₃存在两个极化方向，铁电极化方向的改变可以调控铁电层的高度；而二维磁性层FeCl至少存在俩个稳定的能带结构，两个不同的能带可在与铁电层BaTiO₃相接触的界面调控势垒的高度和宽度，这样整个存储单元至少存在四个不同的逻辑态。考虑到铁电层BaTiO₃除极化的方向会发生改变外，极化值的大小也会发生改变，当铁电层的极化方向和极化值的大小均可以通过电场有效调控时，整个存储单元可以存储4个以上的逻辑存储态。

本发明所提供的基于多逻辑态的高密度铁电存储单元的构成组合具体可以为：

(1)衬底1为SiO₂、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为SrTiO₃、铁电层5为BaTiO₃、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(2)衬底1为SiO₂、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为BaTiO₃、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(3)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为钛酸锆铅、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(4)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为钛酸锆铅、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(5)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为铁酸铋、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(6)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为钛酸铋钠、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(7)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为铁酸镥、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(8)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为CuInP₂S₆、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(10)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为In₂Se₃、二维磁性层6为FeCl、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(11)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为BaTiO₃、二维磁性层6为VSe₂、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(12)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为BaTiO₃、二维磁性层6为VSSe、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(13)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为BaTiO₃、二维磁性层6为FeCl₂、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(14)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为BaTiO₃、二维磁性层6为MnPS₃、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

(15)衬底1为Si、第一绝缘层2为SrTiO₃、下电极3为SrRuO₃、介电层4为PbTiO₃、铁电层5为BaTiO₃、二维磁性层6为MnPSe₃、第二绝缘层7为SrTiO₃、纳米导线8为Pt、第三绝缘层9为SrTiO₃。

如图4所示，本发明还提供一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元的调控方法，方法应用于一种多逻辑态的高密度铁电存储单元，调控方法包括：

步骤101：确定二维磁性层能带的变化情况，具体包括：

获取纳米导线中的电流脉冲方向。

根据所述电流脉冲方向，确定二维磁性层中电子的自旋方向。

根据所述自旋方向，确定二维磁性层能带的变化情况。

利用纳米导线中通过的电流脉冲所产生的磁场控制二维磁性层的电子自旋方向，纳米导线中的电流脉冲方向改变时磁场的方向也相应改变，从而改变二维磁性层中电子的自旋方向，二维磁性层的电子自旋方向改变时，将引起二维磁性层能带的变化。

步骤102：确定铁电层极化的变化情况，具体包括：

获取施加在下电极和二维磁性层上的电压方向和电压大小。

根据所述电压大小和所述电压方向，确定铁电层极化的变化情况。

在下电极和二维磁性层上施加一电压，通过改变电压的正负调控下电极和二维磁性层之间电场的方向，通过调控电场的大小来控制铁电层中极化的方向和大小。

步骤103：确定多逻辑态的高密度铁电存储单元的隧穿电流，具体包括：

在所述下电极和所述二维磁性层上施加定电压。

根据所述定电压，确定多逻辑态的高密度铁电存储单元的隧穿电流。

通过下电极和二维磁性层上施加微小的定电压来读取读取电子隧穿过介电层和铁电层生成的隧穿电流的隧穿电流，隧穿电流的大小来表示不同的逻辑态。

步骤104：根据所述二维磁性层能带的变化情况和所述铁电层极化的变化情况确定所述隧穿电流隧穿过所述铁电层时跨越势垒的高度和势垒的宽度。

步骤105：根据所述势垒的高度和所述势垒的宽度，确定逻辑态。

二维磁性层能带的变化与铁电层极化的变化共同作用能够引起电子隧穿过铁电层时所需跨越势垒的高度和宽度的变化，进而调制电子隧穿过势垒的概率，从而实现了不同逻辑态的调控。

由于铁电层的铁电极化存在两个极化方向，铁电极化方向的改变可以调控铁电层势垒的高度；而二维磁性层至少存在两个稳定的能带结构，当纳米导线中通过脉冲电流的方向不同时，将产生两个方向相反的磁场，外加磁场的方向不同时二维磁性层中的电子自旋方向将发生改变，电子自旋方向的改变将引起二维磁性层的能带，主要表现在二维磁性层的禁带宽度发生改变。二维磁性层两个不同的能带将引起二维磁性层与铁电层界面处势垒的变化，体现在介电层和铁电层整体势垒高度和宽度的变化。二维磁性层较大的禁带宽度将进一步提高二维磁性层与铁电层界面处势垒的高度，同时可以使势垒宽度略微变宽；二维磁性层较小的禁带宽度将进一步降低二维磁性层与铁电层界面处势垒的高度，同时可以使势垒宽度略微变窄。二维磁性层与铁电层界面处势垒的变化与铁电层中极化改变铁电层、介电层势垒高度的变化，可以使由介电层、铁电层和二维磁性层所构成的势垒呈现出至少4种不同的状态。这4种不同的状态可以使电子隧穿过介电层、铁电层时至少有4种不同的概率，使得整个存储单元能够存储至少4个不同的逻辑态，在下电极和二维磁性层中间施加微小电压读取隧穿电流的大小时，就可以识别这4个逻辑态。考虑到铁电层除极化的方向会发生改变外，极化值的大小也会发生改变，当铁电层的极化方向和极化值的大小均可以通过电场有效调控时，整个存储单元可以存储4个以上的逻辑存储态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元，其特征在于，包括：由下往上依次设置的衬底、第一绝缘层、下电极、介电层、铁电层、二维磁性层、第二绝缘层、纳米导线和第三绝缘层。

2.根据权利要求1所述的基于多逻辑态的高密度铁电存储单元，其特征在于，所述介电层与所述铁电层为外延生长，所述介电层的厚度小于所述铁电层的厚度。

3.根据权利要求1所述的基于多逻辑态的高密度铁电存储单元，其特征在于，所述二维磁性层使用外场调控内部电子自旋极化来控制禁带宽度的二维磁性材料，所述二维磁性层的厚度小于所述介电层和所述铁电层的厚度之和。

4.根据权利要求1所述的基于多逻辑态的高密度铁电存储单元，其特征在于，所述铁电层采用钛酸钡、钛酸铅、钛酸锆铅、铁酸铋、钛酸铋钠、铁酸镥、CuInP₂S₆或In₂Se₃中的任意一种材料。

5.根据权利要求1所述的基于多逻辑态的高密度铁电存储单元，其特征在于，所述二维磁性层采用VSe₂、VSSe、FeCl₂、FeCl、MnPS₃或MnPSe₃中的任意一种材料。

6.一种基于多逻辑态的高密度铁电存储单元的调控方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-5任意一项所述的多逻辑态的高密度铁电存储单元，所述调控方法包括：

确定二维磁性层能带的变化情况；

确定铁电层极化的变化情况；

确定多逻辑态的高密度铁电存储单元的隧穿电流；

根据所述二维磁性层能带的变化情况和所述铁电层极化的变化情况确定所述隧穿电流隧穿过所述铁电层时跨越势垒的高度和势垒的宽度；

根据所述势垒的高度和所述势垒的宽度，确定逻辑态。

7.根据权利要求6所述的基于多逻辑态的高密度铁电存储单元的调控方法，其特征在于，所述确定二维磁性层能带的变化情况，具体包括：

获取纳米导线中的电流脉冲方向；

根据所述电流脉冲方向，确定二维磁性层中电子的自旋方向；

根据所述自旋方向，确定二维磁性层能带的变化情况。

8.根据权利要求6所述的基于多逻辑态的高密度铁电存储单元的调控方法，其特征在于，所述确定铁电层极化的变化情况，具体包括：

获取施加在下电极和二维磁性层上的电压方向和电压大小；

根据所述电压大小和所述电压方向，确定铁电层极化的变化情况。

9.根据权利要求6所述的基于多逻辑态的高密度铁电存储单元的调控方法，其特征在于，所述确定多逻辑态的高密度铁电存储单元的隧穿电流，具体包括：

在所述下电极和所述二维磁性层上施加定电压；

根据所述定电压，确定多逻辑态的高密度铁电存储单元的隧穿电流。

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