[发明专利]单电子磁电阻结构及其应用

权利要求书

1.一种GMR量子点单电子隧穿磁阻结构，其包括一衬底，及其上的底部导电层、第一势垒层、GMR磁性量子点层、第二势垒层、顶部导电层。

2.根据权利要求1所述的GMR量子点单电子隧穿磁电阻结构，其特征在于，所述GMR磁性量子点层包括量子点和填充在量子点之间的势垒材料，该量子点横向尺寸为0.5～100nm，并且该量子点具有铁磁层/非磁金属层/铁磁层或半金属层/非磁金属层/半金属层的结构，其中所述铁磁层厚度为0.4～10nm，非磁金属层厚度为0.4～5nm，半金属层厚度为0.4～10nm。

3.根据权利要求2所述的GMR量子点单电子隧穿磁电阻结构，其特征在于，所述顶部和底部导电层为非磁金属材料、铁磁性金属材料、半金属磁性材料或磁性半导体材料，厚度为1～500nm。

4.根据权利要求3所述的GMR量子点单电子隧穿磁电阻结构，其特征在于，

所述的非磁金属材料包括Au、Pt、Cu、Ru、Al、Cr、Ta、Ag或其合金；

所述的铁磁性金属材料包括3d过渡族磁性单质金属，稀土单质金属，铁磁性合金或CMR磁性金属材料；

所述的半金属磁性材料包括Fe₃O₄、CrO₂、和Hesuler合金；

所述的磁性半导体材料包括Fe、Co、Ni、V、Mn掺杂的ZnO、TiO₂、HfO₂或SnO₂，或者是Mn掺杂的GaAs、InAs、GaN或ZnTe。

5.根据权利要求4所述的GMR量子点单电子隧穿磁电阻结构，其特征在于，

所述第一、第二势垒层和填充在量子点中的所述势垒材料包括金属氧化物绝缘膜、NaCl薄膜、金属氮化物绝缘膜、CMR绝缘材料、类金刚石薄膜或由半导体材料制成，厚度为0.5～5.0nm；或为有机绝缘和有机半导体膜，厚度为1～200nm。

6.一种双势垒磁性量子点结构，包括核心膜层，其特征在于，所述核心膜层从下至上包括：底部电极、第一势垒层、磁性量子点层、第二势垒层以及顶部电极。

7.根据权利要求6所述双势垒磁性量子点磁阻结构，其特征在于，所述底部和顶部电极包括非磁金属材料，厚度为1～500nm。

8.根据权利要求7所述双势垒磁性量子点磁阻结构，其特征在于，所述的非磁金属材料包括Au、Pt、Cu、Ru、Al、Cr、Ta、Ag或其合金。

9.根据权利要求6所述双势垒磁性量子点磁阻结构，其特征在于，所述底部和顶部电极包括铁磁性金属材料、半金属磁性材料或磁性半导体材料，厚度为1～500nm。

10.根据权利要求9所述双势垒磁性量子点磁阻结构，其特征在于，所述铁磁性金属材料包括3d过渡族磁性单质金属，稀土单质金属，铁磁性合金或CMR磁性金属材料；所述半金属磁性材料包括Heussler合金；所述磁性半导体材料包括Fe、Co、Ni、V、Mn掺杂的ZnO、TiO₂、HfO₂或SnO₂，或者是Mn掺杂的GaAs、InAs、GaN或ZnTe。

11.根据权利要求6所述双势垒磁性量子点磁阻结构，其特征在于，所述磁性量子点层包括量子点和填充在量子点之间的势垒材料，所述量子点可以由铁磁性材料、半金属磁性材料、或者磁性半导体材料制成，其横向和纵向尺寸为0.5～100nm。

12.根据权利要求11所述双势垒磁性量子点磁阻结构，其特征在于，所述铁磁性金属材料包括3d过渡族磁性单质金属，稀土单质金属，铁磁性合金或CMR磁性金属材料；所述半金属磁性材料包括Heussler合金；所述磁性半导体材料包括Fe、Co、Ni、V、Mn掺杂的ZnO、TiO₂、HfO₂或SnO₂，或者是Mn掺杂的GaAs、InAs、GaN或ZnTe。