CN113299823A - 一种电场可调磁电信息存储器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信息存储技术技术领域，尤其涉及一种电场可调磁电信息存储器件及其制备方法，该电场可调磁电信息存储器件是由铁磁金属氧化物LSMO、铁电体BTO、半导体氧化物为n型掺杂NSTO组成的电控磁存储器器件。本发明通过优异的制备方法来制备出铁磁和铁电性质薄膜的层状异质结，通过界面处电荷之间有效的耦合，可以增强其多铁特性，实现存储器件开、关的调控，通过外加电场方向进而改变铁电极极化反转方向决定了电阻在开态(低阻态)和关态(高阻态)之间的切换，本发明工艺具有制备工艺简单、非破坏性、高密度、高速率、低能耗、与半导体产业兼容性好等优点，具有良好的信息存储的功能。
Description
技术领域
本发明涉及信息存储技术技术领域，尤其涉及一种电场可调磁电信息存储器件及其制备方法。
背景技术
近年来，随着信息存储技术的飞速发展，传统的用外磁场控制磁性的方法已经不能满足要求，人们对存储器件提出了高性能、非挥发、小型化、高速度、高密度、低功耗的发展要求，而对这种新型的随机存储器件的研究也一直是一个具有重大科学意义且颇具难度的课题。
多铁性材料具有丰富、奇特的物理效应，正由于这种奇特的物理特性，多铁性材料在自旋电子器件、新型高密度储存器件、新型磁电耦合传感器件等方面都有广泛的应用前景。对于信息存储器件而言，用电场替代磁场以实现信息的高速度、低能耗写入是实现器件低功耗高性能的关键，对信息存储器件本身也是至关重要的。为了达到这一效果，可行并有效的方法就是利用多铁性材料及其磁电耦合效应。而且，基于多铁性材料的存储器件结合综合了电场写入的高速、低能耗特性、磁读取的高速以及非破坏性等优势，为实现高性能的“电写/磁读”式新型存储器件提供了依据。对多铁性材料及其磁电耦合效应的研究不仅涉及到物理上强关联电子体系的新问题，而且在实际应用方面，多铁性材料及其磁电耦合效应为新型的电子器件的设计提供了额外的自由度，大大拓宽多铁性材料的应用范围。阻变随机存储器(ReRAM)被认为是可以替代闪存的主要器件。在典型的ReRAM系统中，已经实现了准ns(纳秒)级的数据交换、高集成密度和三维叠加的快速方法。
从本质上来说，磁电效应的产生源于电子同时具有电荷和自旋的特性。具体说来，外场能够以静电力、静磁力和洛伦兹力的形式改变电子的物理状态，而电子的自旋状态对物质的磁性有决定性作用，电子的运动状态直接或间接地决定了物质的介电性质，这样就有可能通过电子移动和相互作用让外电场(磁场)与物质的磁性能(介电性质)关联，而且由于外场的施加方式、介质的物理特性以及载流子运动状态(束缚抑或巡游)的不同和电子-电子相互作用、电子自旋与轨道之间的相互作用以及电子运动与晶格运动耦合等因素的存在。磁电耦合机制可以实现电荷载流子密度直接调控磁电的磁性，具有重要的应用价值，而且这种调控机制是在类似于场效应(FET)的铁磁/铁电异质结中，由强电场导致的磁性薄膜中自旋相关的载流子的富集或耗散，从而达到电场调控磁性的目的，该结果在近绝缘态的巨磁阻材料中实现。
同时，相似的结果在稀磁半导体(DMS)材料中也同样被发现，由于这种机制跟电场或电极化相关，所以能表现出类似铁电材料电滞回线的回滞行为，有利于非挥发性的信息存储但另一方面，调控要求磁性薄膜具有较低的载流子浓度(半导体或绝缘体)，以利于整个磁性薄膜的耗尽；而铁磁材料本身往往以导体为主，所以可选的材料有限，并且往往需要在低温才能实现调控效应，所以也不利于应用。绝大多数的磁性材料磁性较小，铁电材料的自发极化也较小，导致铁电相和铁磁相间的耦合效应并不显著，且具有较大的矫顽场。要想获得高的磁电转换系数，样品中的铁电材料应该具备高的压电系数，铁磁材料具备高的磁致伸缩特性，同时铁电、铁磁两相的电阻率要高，以防止漏电流过大。因此亟需提供一种室温下能表现出显著磁电耦合效应的新的多铁性复合材料。
发明内容
本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种电场可调磁电信息存储器件及其制备方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种电场可调磁电信息存储器件，包括：
作为底电极的半导体层，所述半导体层为n型掺杂Nb:SrTiO3半导体制成；
作为顶电极的铁磁层，所述铁磁层由具备铁电调控界面效应的铁磁金属氧化物La0.7Sr0.3MnO3制成；
以及位于半导体层、铁磁层之间的铁电层，所述铁电层由铁电体BaTiO3制成。
进一步地，上述电场可调磁电信息存储器件中，所述Nb:SrTiO3半导体中Nb的掺杂量为0.7wt％。
进一步地，上述电场可调磁电信息存储器件中，所述铁磁层的厚度为16-24u.c，优选为20u.c。
进一步地，上述电场可调磁电信息存储器件中，所述铁电层的厚度为4-8u.c，优选为6u.c。
进一步地，上述电场可调磁电信息存储器件中，所述铁电调控界面效应指：在室温下，铁磁层和铁电层的界面处会出现阳离子扩散和磁交换作用，当改变外加电场的方向，阳离子扩散将会改变界面处Mn3+/Mn4+比例，通过磁交换作用来改变磁化强度；通过铁电调控界面效应实现了对高低阻态的调制，进而实现电流ON/OFF开关比的调控。
一种电场可调磁电信息存储器件的制备方法，包括如下步骤：
S1、配料称量药品，按照配比将氧化镧、碳酸锶、二氧化锰、钛酸钡、二氧化钛粉末称料，进行球磨；
S2、将得到的球磨粉体过滤干燥，再次研磨充分后压靶，再对靶材加热烧结，制备La0.7Sr0.3MnO3及BaTiO3靶材；
S3、将制备好的Nb:SrTiO3衬底、La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3靶材进行表面清洗，将BaTiO3靶材沉积在Nb:SrTiO3衬底表面，得到BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结；
S4、将得到的BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结取出并进行光刻，同时调控加热台的温度和气压，将La0.7Sr0.3MnO3靶材沉积在BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结表面，薄膜沉积完成后进行退火处理，得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结；
S5、将得到的La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结按照一定尺寸，通过二次光刻、化学刻蚀法制备所需的电场可调磁电信息存储器件。
进一步地，如上所述电场可调磁电信息存储器件的制备方法，步骤S1中，球磨转速为300-350rpm，球磨时间为40-56h。
进一步地，如上所述电场可调磁电信息存储器件的制备方法，步骤S2中，加热烧结时的加热温度为950-1200℃，升温速率为3-6℃/min，保温时间为6-72h。
进一步地，如上所述电场可调磁电信息存储器件的制备方法，步骤S3中，薄膜沉积功率为100-260mJ，氧分压为1×10-3-4.6×10-2mbar；衬底加热温度在750-850℃，保温时间1-2h。
进一步地，如上所述电场可调磁电信息存储器件的制备方法，步骤S4中，La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102-4×102mbar，退火温度为750-950℃，保温24h条件下进行退火。
本发明所制备的磁电信息存储器件充分利用铁电体改变了LSMO/BTO界面处的轨道占据和磁交换作用，进而影响了异质结的磁性质。多铁性材料具有自旋有序和极化有序两种有序结构共存，且铁磁、铁电有序结构之间又存在一定形式相互耦合作用，这种相互作用称之为磁电耦合效应。磁电耦合系数表征的是磁电材料性能。当磁电耦合系数越大，表明磁电转换效率越高，即自旋有序与极化有序之间的耦合越强。本发明所制备电控磁存储器件由于其电荷序和磁序通过晶格相互共存，因而显示多铁的特性，从而可以进行电控。因此，本发明通过优异的制备方法来制备出铁磁和铁电性质薄膜的层状异质结，通过界面处电荷之间有效的耦合，可以增强其多铁特性。在电压(～5V)实现存储器件开的调控，在电压(～-5V)实现存储器件关的调控，通过外加电场方向进而改变铁电极极化反转方向决定了电阻在开态(低阻态))和关态(高阻态)之间的切换，即对应信息技术中“0”和“1”信号之间的切换。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3铁磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件造价便宜，损耗较小，充分利用了铁电金属氧化物La0.7Sr0.3MnO3电极的两个关键的要素。首先是由于La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3复合材料中的磁电效应是非本征的，该复合材料的磁化和铁电极化的性能本身较好，因此铁电性和磁性之间的互相耦合效应，当正电压时LSMO处于铁磁金属态，当改变电压时，电子发生电子重构现象，介电引起的反铁磁绝缘态，导致磁场强度的降低。其次就是充分利用界面效应本质上改变了LSMO/BTO界面的势垒高度，进而影响漏电流。可调信息存储性质，外场电压5V的作用下电流呈现开组态，外场电压-5V的作用下电流呈现关组态，开态隧穿电流值与关态隧穿电流值之比达到(～104)。通过电场调控使得La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3铁电存储器使用范围和使用性能更广。
2、本发明具有制备工艺简单、非破坏性、高密度、高速率、低能耗，与半导体产业兼容性好等优点，在电压的作用下具有良好的信息存储的功能，可大规模使用生产。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中磁电信息存储器件的立体示意图；
图2为实施例1中磁电信息存储器件的主视示意图；
图3为实施例1中磁电信息存储器件的磁滞回线图；
图4为实施例1中磁电信息存储器件的磁化强度图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种在室温下存储性能优异的铁磁金属氧化物La0.7Sr0.3MnO3、铁电体BaTiO3、半导体氧化物为n型掺杂Nb:SrTiO3组成的磁电信息存储器件结构，该器件结构，顶电极是具有铁磁性质的La0.7Sr0.3MnO3，铁电层是具有铁电性质的BaTiO3材料，底电极是n型掺杂半导体Nb:SrTiO3；La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件结构是多元复合结构，铁磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型结构新颖，在结构中，保留原有铁电层/半导体电极结构，利用半导体型Nb:SrTiO3底电极，BTO与LSMO薄膜接触界面可能为阻挡接触，这时界面存在肖特基势垒，强电场使肖特基势垒降低，减小了对电子的阻挡作用而易于导电。使用La0.7Sr0.3MnO3代替Pt、In等贵金属作为上电极，充分利用La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3界面效应，由此拓展了传统铁电器件特性，同时因为生长在Nb:SrTiO3衬底上的BaTiO3铁电薄膜具有较好的外延特性、结晶性能好、结构致密、剩余极化强度介电性能好等特性，制备的多铁性复合薄膜在室温下存在较明显的磁电合效应，展现出良好的铁电性能和磁性能。
本发明提供上述铁磁金属氧化物LSMO、铁电体BTO、半导体氧化物为n型掺杂Nb-STO磁电信息存储器件的制备方法，具体在制备烧结La0.7Sr0.3MnO3、BaTiO3靶材，通过脉冲激光沉积技术，控制最佳沉积温度、氧分压、激光功率生长BaTiO3/Nb:SrTiO3，将生长好的BaTiO3/Nb:SrTiO3进行光刻及化学刻蚀法按照设计结构尺寸制备。之后通过脉冲激光沉积技术，控制最佳沉积温度、氧分压、激光功率生长La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结、将沉积生长好的异质结在一定氧气气氛下退火，通过光刻及化学刻蚀法按照设计结构尺寸制备La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件。
优选的，上述铁磁金属氧化物LSMO、铁电体BTO、半导体氧化物为n型掺杂Nb-STO磁电信息存储器件的制备方法包括以下步骤：
S1:称量氧化镧、氧化锶、氧化锰、钛酸钡、氧化钛粉末，分别按照粉末：球磨介质(氧化锆球)：酒精＝1：1.5：1质量比置于球磨罐，按照一定转速和时间进行球磨。
S2:将步骤S1中球磨粉末在箱式炉中以一定升温速率进行加热烧结，按照一定压力及温度制备La0.7Sr0.3MnO3及BaTiO3陶瓷靶材；
S3:将步骤S2中陶瓷靶材置于脉冲激光沉积系统的腔体内，选用n型掺杂Nb:SrTiO3作为衬底，按照一定的激光功率、温度、氧分压进行铁电层沉积，然后将制备好的的BaTiO3/Nb:SrTiO3进行一次光刻，之后按照一定的激光功率、温度、氧分压分别进行将La0.7Sr0.3MnO3沉积在BaTiO3/Nb:SrTiO3；
S4:将步骤S3中La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结取出置于管式炉中通入一定量氧气进行退火；
S5:将步骤S4中La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结按照一定的器件尺寸通过光刻、化学刻蚀法制备
La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3隧道结存储器件；
优选的，上述La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件的制备方法中，所述选择的上电极为在室温下具有界面效应的铁磁金属氧化物La0.7Sr0.3MnO3，底电极为0.7wt％Nb掺杂SrTiO3；铁电层以6u.c(一个晶胞)铁电材料BaTiO3作为存储器件铁电层，以具有铁磁性的过渡金属氧化物La0.7Sr0.3MnO3(20u.c)作为顶电极，以n型掺杂Nb:SrTiO3作为磁电信息存储器件底电极。
优选的，上述La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件的制备方法中，步骤S1中球磨转速337rpm，球磨48h。步骤S2中加热温度为950～1200℃，升温速率3～6℃/min，保温时间6～24h。步骤S3中氧化物薄膜沉积功率在260mJ，氧分压为2×10-3mbar，衬底加热温度在750℃，保温时间1h。所述步骤S4和S5中光刻及电化学腐蚀，La0.7Sr0.3MnO3电极直径为20μm、厚度为20u.c；BaTiO3层的厚度为6u.c、面积1cm×1cm。In电极的直径为30μm、厚度为20nm。
优选的，上述La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件的制备方法中，包括以下步骤：
S1:以将沉积好的La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结置于管式炉中通入一定量氧气进行高温退火；
S2:将BaTiO3/Nb:SrTiO3和S1中退火后的La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结按照特定直径尺寸进行光刻及电化学腐蚀；
S3:将步骤S2中得到的La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结，蒸镀一定尺寸的In电极，得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件。
优选的，上述La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件的制备方法中，所述步骤S1中La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在，氧分压1×102mbar，退火温度为750保温24h进行退火。所述步骤S5中光刻及电化学腐蚀，La0.7Sr0.3MnO3电极直径为20μm、厚度为20u.c；BaTiO3层的厚度为6u.c。In电极的厚度为厚度20nm。
La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件具有高的ON/OFF开关比，LSMO/BTO薄膜接触界面为阻挡接触，这时界面存在肖特基势垒，强电场使肖特基势垒降低，减小了对电子的阻挡作用而易于导电，在强电场且薄膜厚度较小的情况下，薄膜内杂质能级畸变，且电场是能级大幅倾斜，隧穿势垒变窄变低，隧穿几率大幅增加，漏电流较小，从而避免了由漏电导通导致的磁电耦合效应的恶化。BTO结构中的LSMO铁磁相的结晶更好。因而BTO中LSMO较小的晶格畸变会影响LSMO薄膜中磁畴取向，增强磁有序强度，从而升高其饱和磁化强度值。晶格失配产生的应力会作用于铁磁性的LSMO薄膜上而导致磁性的改变。当施加外加电场时，La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件中的BTO铁电层被极化，同时，产生电致伸缩(即压电效应的逆效应)作用于铁磁层会导致界面处LSMO铁磁层的磁畴壁的运动和磁畴的翻转，La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件界面处会产生一些热效应会进一步加速LSMO铁磁层内部磁矩的变化。由于外加电场的减小，LSMO铁磁层内部电子重构引起反铁磁绝缘层，导致磁化强度降低，而改变铁电极极化反转方向决定了电阻在高电压开态(低阻态)和低电压关态(高阻态)之间的切换，即对应信息技术中“0”和“1”信号之间的切换。Nb:SrTiO3衬底有助于改善LSMO/BTO表面粗糙度和内部缺陷，从而改善磁电耦合效应。
本发明提供上述La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3界面效应的铁磁金属氧化物La0.7Sr0.3MnO3、铁电体BaTiO3、半导体氧化物为n型掺杂Nb:SrTiO3磁电信息存储器件信息调控方法，包括以下步骤：
S1:将铁磁金属氧化物La0.7Sr0.3MnO3、铁电体BaTiO3、半导体氧化物为n型掺杂Nb:SrTiO3磁电信息存储器件置于外加电压下测试输运系统，将测试不同大小下的外加电压进行输运测试；
S2:固定S1中外加一定电压，通过一定电压读取器件存储信息实现La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件的开关态电场；
S3:重复S1及S2步骤数次，保持一定时间进行疲劳测试判断器件调控稳定性；
优选的，上述步骤S1中将La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁电信息存储器件置于强磁场测试输运系统，电压控制为0V、5V、-5V进行输运测试如图2所示。所述步骤S2中固定温度在300K，外加电压在0～5V，读取电压0.1-1V。
本发明的相关具体实施例如下：
实施例1
将氧化镧(99.99％)、碳酸锶(99％)、二氧化锰(99.8％)、钛酸钡(99％)、二氧化钛粉末(100％)别按照粉末：球磨介质(氧化锆球)：酒精＝1：1.5：1质量比置于球磨罐，调整行星球磨机的为转速150rpm，球磨时间为12h。烘干粉料后，在箱式炉中以3℃/min的加热速率升温到1200℃加热烧结，目的是为了制备La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3陶瓷靶材。将制备好的Nb:SrTiO3衬底固定到特殊设计的玻璃架上，然后将玻璃架放置到烧杯底部的位置。接着在烧杯中分别用去离子水、酒精、丙酮、酒精的先后顺序在超声波清洗机中超声清洗衬底10分钟。清洗完成后，将衬底连同烧杯一起放到烘箱中烘烤2个小时，实验中烘箱的温度设定为120℃，将清洗烘于后的Nb:SrTiO3衬底用弹簧片固定到样品托上，传送到磁控溅射仪高真空3x10-8torr的腔室内。首先，调整靶公转系统更换BTO靶，同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法沉积BTO薄膜，其沉积厚度为6u.c。将样品取出后，我们转移到超净间进行光刻和氩离子刻蚀。首先需要对薄膜样品的表面进行清洗，清洗过程和衬底的清洗过程相似。之后采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，旋涂完成后，将样品快速的转移到热板上进行烘烤，表面温度设定为100℃，烘烤时间为90s。本发明采用的是硬接触曝光模式第一次光刻只需要将光刻板和衬底边缘对齐即可曝光。由于光刻板中红色的图案为不透光的部分，因此未被遮住的部分在紫外线照射下发生变性反应。曝光后将样品转移至热板上进行后烘，温度设定为120℃，时间为120s，对样品进行显影操作，显影过程中被紫外线曝光的部分会被洗掉，被保护的部分保留在样品的表面。刻蚀时间为120s。经过刻蚀后，未被光刻胶保护的部分会被氩离子轰击掉。从而可以获得了规则的图形。样品从氩离子刻蚀腔取出后，需要清洗残留的光刻胶。清洗过程和衬底清洗过程相似。之后更换靶材为LSMO,同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法在BaTiO3/Nb:SrTiO3沉积LSMO薄膜，其沉积厚度为20u.c,之后将La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102mbar，退火温度为750℃保温24h进行退火后进行二次光可操作，采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，并在干燥器上100℃烘干1min；这次应用的是Hall图形光刻掩模版，将烘干好的样品放在紫外光刻机中进行紫外曝光，随后在显影液中显影45s，并用去离子水冲洗洗净，随后用氮气枪吹干；将曝光好的样品继续在干燥器上100℃，烘烤2min，放入腐蚀液中腐蚀30s，然后用水洗净并吹干。这样没有被光刻胶保护的地方就被酸液腐蚀掉了，从而可以获得了规则的图形，将腐蚀好的样品放入丙酮中去除表面的光刻胶，将光刻好的样品放入电子束蒸发设备当中，先后沉积20nm的金。随后再到丙酮中去胶得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件。
实施例2
将氧化镧(99.99％)、碳酸锶(99％)、二氧化锰(99.8％)、钛酸钡(99％)、二氧化钛粉末(100％)别按照粉末：球磨介质(氧化锆球)：酒精＝1：1.5：1质量比置于球磨罐，调整行星球磨机的为转速300rpm，球磨时间为12h。烘干粉料后，在箱式炉中以3℃/min的加热速率升温到1150℃加热烧结，目的是为了制备La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3陶瓷靶材。将制备好的Nb:SrTiO3衬底固定到特殊设计的玻璃架上，然后将玻璃架放置到烧杯底部的位置。接着在烧杯中分别用去离子水、酒精、丙酮、酒精的先后顺序在超声波清洗机中超声清洗衬底9分钟。清洗完成后，将衬底连同烧杯一起放到烘箱中烘烤1个小时，实验中烘箱的温度设定为100℃，将清洗烘于后的Nb:SrTiO3衬底用弹簧片固定到样品托上，传送到磁控溅射仪高真空3x10-8torr的腔室内。首先，调整靶公转系统更换BTO靶，同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法沉积BTO薄膜，其沉积厚度为6u.c。将样品取出后，我们转移到超净间进行光刻和氩离子刻蚀。首先需要对薄膜样品的表面进行清洗，清洗过程和衬底的清洗过程相似。之后采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，旋涂完成后，将样品快速的转移到热板上进行烘烤，表面温度设定为90℃，烘烤时间为90s。本发明采用的是硬接触曝光模式第一次光刻只需要将光刻板和衬底边缘对齐即可曝光。由于光刻板中红色的图案为不透光的部分，因此未被遮住的部分在紫外线照射下发生变性反应。曝光后将样品转移至热板上进行后烘，温度设定为120℃，时间为120s，对样品进行显影操作，显影过程中被紫外线曝光的部分会被洗掉，被保护的部分保留在样品的表面。刻蚀时间为120s。经过刻蚀后，未被光刻胶保护的部分会被氩离子轰击掉。从而可以获得了规则的图形。样品从氩离子刻蚀腔取出后，需要清洗残留的光刻胶。清洗过程和衬底清洗过程相似。之后更换靶材为LSMO,同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法在BaTiO3/Nb:SrTiO3沉积LSMO薄膜，其沉积厚度为20u.c,之后将La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102mbar，退火温度为750℃保温24h进行退火后进行二次光可操作，采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，并在干燥器上100℃，烘干1min；这次应用的是Hall图形光刻掩模版，将烘干好的样品放在紫外光刻机中进行紫外曝光，随后在显影液中显影60s，并用去离子水冲洗洗净，随后用氮气枪吹干；将曝光好的样品继续在干燥器上100℃烘烤2min，放入腐蚀液中腐蚀30s，然后用水洗净并吹干。这样没有被光刻胶保护的地方就被酸液腐蚀掉了，从而可以获得了规则的图形，将腐蚀好的样品放入丙酮中去除表面的光刻胶，将光刻好的样品放入电子束蒸发设备当中，先后沉积20nm的金。随后再到丙酮中去胶得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件。
实施例3
将氧化镧(99.99％)、碳酸锶(99％)、二氧化锰(99.8％)、钛酸钡(99％)、二氧化钛粉末(100％)别按照粉末：球磨介质(氧化锆球)：酒精＝1：1.5：1质量比置于球磨罐，调整行星球磨机的为转速300rpm，球磨时间为14h。烘干粉料后，在箱式炉中以3℃/min的加热速率升温到1100℃加热烧结，目的是为了制备La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3陶瓷靶材。将制备好的Nb:SrTiO3衬底固定到特殊设计的玻璃架上，然后将玻璃架放置到烧杯底部的位置。接着在烧杯中分别用去离子水、酒精、丙酮、酒精的先后顺序在超声波清洗机中超声清洗衬底9分钟。清洗完成后，将衬底连同烧杯一起放到烘箱中烘烤1个小时，实验中烘箱的温度设定为120℃，将清洗烘于后的Nb:SrTiO3衬底用弹簧片固定到样品托上，传送到磁控溅射仪高真空3x10-8torr的腔室内。首先，调整靶公转系统更换BTO靶，同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法沉积BTO薄膜，其沉积厚度为6u.c。将样品取出后，我们转移到超净间进行光刻和氩离子刻蚀。首先需要对薄膜样品的表面进行清洗，清洗过程和衬底的清洗过程相似。之后采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，旋涂完成后，将样品快速的转移到热板上进行烘烤，表面温度设定为100℃，烘烤时间为90s。本发明采用的是硬接触曝光模式第一次光刻只需要将光刻板和衬底边缘对齐即可曝光。由于光刻板中红色的图案为不透光的部分，因此未被遮住的部分在紫外线照射下发生变性反应。曝光后将样品转移至热板上进行后烘，温度设定为120℃，时间为120s，对样品进行显影操作，显影过程中被紫外线曝光的部分会被洗掉，被保护的部分保留在样品的表面。刻蚀时间为110s。经过刻蚀后，未被光刻胶保护的部分会被氩离子轰击掉。从而可以获得了规则的图形。样品从氩离子刻蚀腔取出后，需要清洗残留的光刻胶。清洗过程和衬底清洗过程相似。之后更换靶材为LSMO,同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法在BaTiO3/Nb:SrTiO3沉积LSMO薄膜，其沉积厚度为20u.c,之后将La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102mbar，退火温度为750℃保温24h进行退火后进行二次光可操作，采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，并在干燥器上100℃，烘干1min；这次应用的是Hall图形光刻掩模版，将烘干好的样品放在紫外光刻机中进行紫外曝光，随后在显影液中显影45s，并用去离子水冲洗洗净，随后用氮气枪吹干；将曝光好的样品继续在干燥器上100℃烘烤2min，放入腐蚀液中腐蚀50s，然后用水洗净并吹干。这样没有被光刻胶保护的地方就被酸液腐蚀掉了，从而可以获得了规则的图形，将腐蚀好的样品放入丙酮中去除表面的光刻胶，将光刻好的样品放入电子束蒸发设备当中，先后沉积20nm的金。随后再到丙酮中去胶得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件。
实施例4
将氧化镧(99.99％)、碳酸锶(99％)、二氧化锰(99.8％)、钛酸钡(99％)、二氧化钛粉末(100％)别按照粉末：球磨介质(氧化锆球)：酒精＝1：1.5：1质量比置于球磨罐，调整行星球磨机的为转速160rpm，球磨时间为15h。烘干粉料后，在箱式炉中以3℃/min的加热速率升温到1000℃加热烧结，目的是为了制备La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3陶瓷靶材。将制备好的Nb:SrTiO3衬底固定到特殊设计的玻璃架上，然后将玻璃架放置到烧杯底部的位置。接着在烧杯中分别用去离子水、酒精、丙酮、酒精的先后顺序在超声波清洗机中超声清洗衬底10分钟。清洗完成后，将衬底连同烧杯一起放到烘箱中烘烤1.5个小时，实验中烘箱的温度设定为120℃，将清洗烘于后的Nb:SrTiO3衬底用弹簧片固定到样品托上，传送到磁控溅射仪高真空3x10-8torr的腔室内。首先，调整靶公转系统更换BTO靶，同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法沉积BTO薄膜，其沉积厚度为6u.c。将样品取出后，我们转移到超净间进行光刻和氩离子刻蚀。首先需要对薄膜样品的表面进行清洗，清洗过程和衬底的清洗过程相似。之后采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，旋涂完成后，将样品快速的转移到热板上进行烘烤，表面温度设定为90℃，烘烤时间为80s。本发明采用的是硬接触曝光模式第一次光刻只需要将光刻板和衬底边缘对齐即可曝光。由于光刻板中红色的图案为不透光的部分，因此未被遮住的部分在紫外线照射下发生变性反应。曝光后将样品转移至热板上进行后烘，温度设定为120℃，时间为100s，对样品进行显影操作，显影过程中被紫外线曝光的部分会被洗掉，被保护的部分保留在样品的表面。刻蚀时间为120s。经过刻蚀后，未被光刻胶保护的部分会被氩离子轰击掉。从而可以获得了规则的图形。样品从氩离子刻蚀腔取出后，需要清洗残留的光刻胶。清洗过程和衬底清洗过程相似。之后更换靶材为LSMO,同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法在BaTiO3/Nb:SrTiO3沉积LSMO薄膜，其沉积厚度为20u.c,之后将La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102mbar，退火温度为750℃保温24h进行退火后进行二次光可操作，采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，并在干燥器上100℃，烘干1min；这次应用的是Hall图形光刻掩模版，将烘干好的样品放在紫外光刻机中进行紫外曝光，随后在显影液中显影50s，并用去离子水冲洗洗净，随后用氮气枪吹干；将曝光好的样品继续在干燥器上100℃烘烤2min，放入腐蚀液中腐蚀30s，然后用水洗净并吹干。这样没有被光刻胶保护的地方就被酸液腐蚀掉了，从而可以获得了规则的图形，将腐蚀好的样品放入丙酮中去除表面的光刻胶，将光刻好的样品放入电子束蒸发设备当中，先后沉积20nm的金。随后再到丙酮中去胶得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件。
实施例5
将氧化镧(99.99％)、碳酸锶(99％)、二氧化锰(99.8％)、钛酸钡(99％)、二氧化钛粉末(100％)别按照粉末：球磨介质(氧化锆球)：酒精＝1：1.5：1质量比置于球磨罐，调整行星球磨机的为转速230rpm，球磨时间为16h。烘干粉料后，在箱式炉中以3℃/min的加热速率升温到1120℃加热烧结，目的是为了制备La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3陶瓷靶材。将制备好的Nb:SrTiO3衬底固定到特殊设计的玻璃架上，然后将玻璃架放置到烧杯底部的位置。接着在烧杯中分别用去离子水、酒精、丙酮、酒精的先后顺序在超声波清洗机中超声清洗衬底10分钟。清洗完成后，将衬底连同烧杯一起放到烘箱中烘烤2个小时，实验中烘箱的温度设定为120℃，将清洗烘于后的Nb:SrTiO3衬底用弹簧片固定到样品托上，传送到磁控溅射仪高真空3x10-8torr的腔室内。首先，调整靶公转系统更换BTO靶，同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法沉积BTO薄膜，其沉积厚度为6u.c。将样品取出后，我们转移到超净间进行光刻和氩离子刻蚀。首先需要对薄膜样品的表面进行清洗，清洗过程和衬底的清洗过程相似。之后采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，旋涂完成后，将样品快速的转移到热板上进行烘烤，表面温度设定为90℃，烘烤时间为100s。本发明采用的是硬接触曝光模式第一次光刻只需要将光刻板和衬底边缘对齐即可曝光。由于光刻板中红色的图案为不透光的部分，因此未被遮住的部分在紫外线照射下发生变性反应。曝光后将样品转移至热板上进行后烘，温度设定为120℃，时间为120s，对样品进行显影操作，显影过程中被紫外线曝光的部分会被洗掉，被保护的部分保留在样品的表面。刻蚀时间为120s。经过刻蚀后，未被光刻胶保护的部分会被氩离子轰击掉。从而可以获得了规则的图形。样品从氩离子刻蚀腔取出后，需要清洗残留的光刻胶。清洗过程和衬底清洗过程相似。之后更换靶材为LSMO,同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法在BaTiO3/Nb:SrTiO3沉积LSMO薄膜，其沉积厚度为20u.c,之后将La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102mbar，退火温度为750℃保温24h进行退火后进行二次光可操作，采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，并在干燥器上100℃烘干1min；这次应用的是Hall图形光刻掩模版，将烘干好的样品放在紫外光刻机中进行紫外曝光，随后在显影液中显影45s，并用去离子水冲洗洗净，随后用氮气枪吹干；将曝光好的样品继续在干燥器上100℃，烘烤2min，放入腐蚀液中腐蚀30s，然后用水洗净并吹干。这样没有被光刻胶保护的地方就被酸液腐蚀掉了，从而可以获得了规则的图形，将腐蚀好的样品放入丙酮中去除表面的光刻胶，将光刻好的样品放入电子束蒸发设备当中，先后沉积20nm的金。随后再到丙酮中去胶得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件。
实施例6
将氧化镧(99.99％)、碳酸锶(99％)、二氧化锰(99.8％)、钛酸钡(99％)、二氧化钛粉末(100％)别按照粉末：球磨介质(氧化锆球)：酒精＝1：1.5：1质量比置于球磨罐，调整行星球磨机的为转速300rpm，球磨时间为18h。烘干粉料后，在箱式炉中以3℃/min的加热速率升温到1160℃加热烧结，目的是为了制备La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3陶瓷靶材。将制备好的Nb:SrTiO3衬底固定到特殊设计的玻璃架上，然后将玻璃架放置到烧杯底部的位置。接着在烧杯中分别用去离子水、酒精、丙酮、酒精的先后顺序在超声波清洗机中超声清洗衬底9分钟。清洗完成后，将衬底连同烧杯一起放到烘箱中烘烤1个小时，实验中烘箱的温度设定为100℃，将清洗烘于后的Nb:SrTiO3衬底用弹簧片固定到样品托上，传送到磁控溅射仪高真空3x10-8torr的腔室内。首先，调整靶公转系统更换BTO靶，同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法沉积BTO薄膜，其沉积厚度为6u.c。将样品取出后，我们转移到超净间进行光刻和氩离子刻蚀。首先需要对薄膜样品的表面进行清洗，清洗过程和衬底的清洗过程相似。之后采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，旋涂完成后，将样品快速的转移到热板上进行烘烤，表面温度设定为100℃，烘烤时间为100s。本发明采用的是硬接触曝光模式第一次光刻只需要将光刻板和衬底边缘对齐即可曝光。由于光刻板中红色的图案为不透光的部分，因此未被遮住的部分在紫外线照射下发生变性反应。曝光后将样品转移至热板上进行后烘，温度设定为120℃，时间为120s，对样品进行显影操作，显影过程中被紫外线曝光的部分会被洗掉，被保护的部分保留在样品的表面。刻蚀时间为90s。经过刻蚀后，未被光刻胶保护的部分会被氩离子轰击掉。从而可以获得了规则的图形。样品从氩离子刻蚀腔取出后，需要清洗残留的光刻胶。清洗过程和衬底清洗过程相似。之后更换靶材为LSMO,同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法在BaTiO3/Nb:SrTiO3沉积LSMO薄膜，其沉积厚度为20u.c,之后将La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102mbar，退火温度为750℃保温24h进行退火后进行二次光可操作，采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，并在干燥器上100℃，烘干1min；这次应用的是Hall图形光刻掩模版，将烘干好的样品放在紫外光刻机中进行紫外曝光，随后在显影液中显影60s，并用去离子水冲洗洗净，随后用氮气枪吹干；将曝光好的样品继续在干燥器上100℃，烘烤2min，放入腐蚀液中腐蚀50s，然后用水洗净并吹干。这样没有被光刻胶保护的地方就被酸液腐蚀掉了，从而可以获得了规则的图形，将腐蚀好的样品放入丙酮中去除表面的光刻胶，将光刻好的样品放入电子束蒸发设备当中，先后沉积20nm的金。随后再到丙酮中去胶得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件。
实施例7
将氧化镧(99.99％)、碳酸锶(99％)、二氧化锰(99.8％)、钛酸钡(99％)、二氧化钛粉末(100％)别按照粉末：球磨介质(氧化锆球)：酒精＝1：1.5：1质量比置于球磨罐，调整行星球磨机的为转速350rpm，球磨时间为19h。烘干粉料后，在箱式炉中以3℃/min的加热速率升温到1180℃加热烧结，目的是为了制备La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3陶瓷靶材。将制备好的Nb:SrTiO3衬底固定到特殊设计的玻璃架上，然后将玻璃架放置到烧杯底部的位置。接着在烧杯中分别用去离子水、酒精、丙酮、酒精的先后顺序在超声波清洗机中超声清洗衬底9分钟。清洗完成后，将衬底连同烧杯一起放到烘箱中烘烤1个小时，实验中烘箱的温度设定为100℃，将清洗烘于后的Nb:SrTiO3衬底用弹簧片固定到样品托上，传送到磁控溅射仪高真空3x10-8torr的腔室内。首先，调整靶公转系统更换BTO靶，同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法沉积BTO薄膜，其沉积厚度为6u.c。将样品取出后，我们转移到超净间进行光刻和氩离子刻蚀。首先需要对薄膜样品的表面进行清洗，清洗过程和衬底的清洗过程相似。之后采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，旋涂完成后，将样品快速的转移到热板上进行烘烤，表面温度设定为90℃，烘烤时间为90s。本发明采用的是硬接触曝光模式第一次光刻只需要将光刻板和衬底边缘对齐即可曝光。由于光刻板中红色的图案为不透光的部分，因此未被遮住的部分在紫外线照射下发生变性反应。曝光后将样品转移至热板上进行后烘，温度设定为120℃，时间为120s，对样品进行显影操作，显影过程中被紫外线曝光的部分会被洗掉，被保护的部分保留在样品的表面。刻蚀时间为120s。经过刻蚀后，未被光刻胶保护的部分会被氩离子轰击掉。从而可以获得了规则的图形。样品从氩离子刻蚀腔取出后，需要清洗残留的光刻胶。清洗过程和衬底清洗过程相似。之后更换靶材为LSMO,同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法在BaTiO3/Nb:SrTiO3沉积LSMO薄膜，其沉积厚度为20u.c,之后将La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102mbar，退火温度为750℃保温24h进行退火后进行二次光可操作，采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，并在干燥器上100℃，烘干1min；这次应用的是Hall图形光刻掩模版，将烘干好的样品放在紫外光刻机中进行紫外曝光，随后在显影液中显影50s，并用去离子水冲洗洗净，随后用氮气枪吹干；将曝光好的样品继续在干燥器上100℃烘烤2min，放入腐蚀液中腐蚀60s，然后用水洗净并吹干。这样没有被光刻胶保护的地方就被酸液腐蚀掉了，从而可以获得了规则的图形，将腐蚀好的样品放入丙酮中去除表面的光刻胶，将光刻好的样品放入电子束蒸发设备当中，先后沉积20nm的金。随后再到丙酮中去胶得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件。
实施例8
将氧化镧(99.99％)、碳酸锶(99％)、二氧化锰(99.8％)、钛酸钡(99％)、二氧化钛粉末(100％)别按照粉末：球磨介质(氧化锆球)：酒精＝1：1.5：1质量比置于球磨罐，调整行星球磨机的为转速320rpm，球磨时间为20h。烘干粉料后，在箱式炉中以3℃/min的加热速率升温到1250℃加热烧结，目的是为了制备La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3陶瓷靶材。将制备好的Nb:SrTiO3衬底固定到特殊设计的玻璃架上，然后将玻璃架放置到烧杯底部的位置。接着在烧杯中分别用去离子水、酒精、丙酮、酒精的先后顺序在超声波清洗机中超声清洗衬底9分钟。清洗完成后，将衬底连同烧杯一起放到烘箱中烘烤1个小时，实验中烘箱的温度设定为100℃，将清洗烘于后的Nb:SrTiO3衬底用弹簧片固定到样品托上，传送到磁控溅射仪高真空3x10-8torr的腔室内。首先，调整靶公转系统更换BTO靶，同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法沉积BTO薄膜，其沉积厚度为6u.c。将样品取出后，我们转移到超净间进行光刻和氩离子刻蚀。首先需要对薄膜样品的表面进行清洗，清洗过程和衬底的清洗过程相似。之后采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，旋涂完成后，将样品快速的转移到热板上进行烘烤，表面温度设定为90℃，烘烤时间为90s。本发明采用的是硬接触曝光模式第一次光刻只需要将光刻板和衬底边缘对齐即可曝光。由于光刻板中红色的图案为不透光的部分，因此未被遮住的部分在紫外线照射下发生变性反应。曝光后将样品转移至热板上进行后烘，温度设定为130℃，时间为120s，对样品进行显影操作，显影过程中被紫外线曝光的部分会被洗掉，被保护的部分保留在样品的表面。刻蚀时间为120s。经过刻蚀后，未被光刻胶保护的部分会被氩离子轰击掉。从而可以获得了规则的图形。样品从氩离子刻蚀腔取出后，需要清洗残留的光刻胶。清洗过程和衬底清洗过程相似。之后更换靶材为LSMO,同时调整在3mtorr纯氩气的氛围条件下用直流磁控溅射的方法在BaTiO3/Nb:SrTiO3沉积LSMO薄膜，其沉积厚度为20u.c,之后将La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102mbar，退火温度为750℃保温24h进行退火后进行二次光可操作，采用高速旋涂方式将光刻胶均匀甩在样品表面，并在干燥器上100℃，烘干1min；这次应用的是Hall图形光刻掩模版，将烘干好的样品放在紫外光刻机中进行紫外曝光，随后在显影液中显影60s，并用去离子水冲洗洗净，随后用氮气枪吹干；将曝光好的样品继续在干燥器上100℃，烘烤2min，放入腐蚀液中腐蚀,50s，然后用水洗净并吹干。这样没有被光刻胶保护的地方就被酸液腐蚀掉了，从而可以获得了规则的图形，将腐蚀好的样品放入丙酮中去除表面的光刻胶，将光刻好的样品放入电子束蒸发设备当中，先后沉积20nm的金。随后再到丙酮中去胶得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件。
本发明制备的La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3磁金属氧化物电极/铁电层/半导体电极型磁电信息存储器件作为信息存储元件，在电压为5V时开关比达到～104且具有较好的抗疲劳性质。通过电场调控及温度调控克服传统铁电在低温下性能缺陷，拓宽了La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3铁电存储器使用范围和使用性能。本发明具有较好实用性适用于改变电压进行信息存储及数据调控，有助于高性能、高功率、低损耗的存储器件的设计和发展。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种电场可调磁电信息存储器件，其特征在于包括：
作为底电极的半导体层，所述半导体层为n型掺杂Nb:SrTiO3半导体制成；
作为顶电极的铁磁层，所述铁磁层由具备铁电调控界面效应的铁磁金属氧化物La0.7Sr0.3MnO3制成；
以及位于半导体层、铁磁层之间的铁电层，所述铁电层由铁电体BaTiO3制成。
2.根据权利要求1所述的电场可调磁电信息存储器件，其特征在于：所述Nb:SrTiO3半导体中Nb的掺杂量为0.7wt％。
3.根据权利要求1所述的电场可调磁电信息存储器件，其特征在于：所述铁磁层的厚度为16-24u.c，优选为20u.c。
4.根据权利要求1所述的电场可调磁电信息存储器件，其特征在于：所述铁电层的厚度为4-8u.c，优选为6u.c。
5.根据权利要求1所述的电场可调磁电信息存储器件，其特征在于：所述铁电调控界面效应指：在室温下，铁磁层和铁电层的界面处会出现阳离子扩散和磁交换作用，当改变外加电场的方向，阳离子扩散将会改变界面处Mn3+/Mn4+比例，通过磁交换作用来改变磁化强度；通过铁电调控界面效应实现了对高低阻态的调制，进而实现电流ON/OFF开关比的调控。
6.根据权利要求1-5任一项所述电场可调磁电信息存储器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、配料称量药品，按照配比将氧化镧、碳酸锶、二氧化锰、钛酸钡、二氧化钛粉末称料，进行球磨；
S2、将得到的球磨粉体过滤干燥，再次研磨充分后压靶，再对靶材加热烧结，制备La0.7Sr0.3MnO3及BaTiO3靶材；
S3、将制备好的Nb:SrTiO3衬底、La0.7Sr0.3MnO3和BaTiO3靶材进行表面清洗，将BaTiO3靶材沉积在Nb:SrTiO3衬底表面，得到BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结；
S4、将得到的BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结取出并进行光刻，同时调控加热台的温度和气压，将La0.7Sr0.3MnO3靶材沉积在BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结表面，薄膜沉积完成后进行退火处理，得到La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结；
S5、将得到的La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结按照一定尺寸，通过二次光刻、化学刻蚀法制备所需的电场可调磁电信息存储器件。
7.根据权利要求6所述电场可调磁电信息存储器件的制备方法，其特征在于：步骤S1中，球磨转速为300-350rpm，球磨时间为40-56h。
8.根据权利要求6所述电场可调磁电信息存储器件的制备方法，其特征在于：步骤S2中，加热烧结时的加热温度为950-1200℃，升温速率为3-6℃/min，保温时间为6-72h。
9.根据权利要求6所述电场可调磁电信息存储器件的制备方法，其特征在于：步骤S3中，薄膜沉积功率为100-260mJ，氧分压为1×10-3-4.6×10-2mbar；衬底加热温度在750-850℃，保温时间1-2h。
10.根据权利要求6所述电场可调磁电信息存储器件的制备方法，其特征在于：步骤S4中，La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/Nb:SrTiO3异质结在氧分压1×102-4×102mbar，退火温度为750-950℃，保温24h条件下进行退火。
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|---|---|---|---|
| CN202110553600.0A CN113299823A (zh) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | 一种电场可调磁电信息存储器件及其制备方法 |
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| CN (1) | CN113299823A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023164860A1 (zh) * | 2022-03-03 | 2023-09-07 | 中国科学院微电子研究所 | 基于离子门调控的可重构神经元器件及其制备方法 |
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2021
- 2021-05-20 CN CN202110553600.0A patent/CN113299823A/zh not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
| WO2023164860A1 (zh) * | 2022-03-03 | 2023-09-07 | 中国科学院微电子研究所 | 基于离子门调控的可重构神经元器件及其制备方法 |
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