[发明专利]纳米多层膜、场效应管、传感器、随机存储器及制备方法

权利要求书

1.一种电场调制型纳米多层膜，其特征在于，由下至上依次包括：

基片衬底；

底层；

功能层；

缓冲层；

绝缘势垒层；

导电层；

顶部覆盖层；

其中所述底层为导电材料，作为下电极用于在功能层上施加电场；所述功能层为铁电或多铁性薄膜，可在电场的作用下改变和调控其电极化强度的大小及其方向；所述缓冲层作为上电极用于在铁电或多铁性薄膜材料上施加电场；所述中间的绝缘势垒层为氧化物；所述顶部覆盖层为保护层，防止中间导电层被氧化，通过在所述的底层和缓冲层之间施加电场，由于功能层的电极化强度大小及其方向的改变，影响和改变相邻导电层的面内电导，可获得不同电场下不同的电阻态，导致可逆电致电阻效应的产生，或在功能层的两侧施加面内电场，同样由于功能层的电极化强度大小及其方向的改变，影响和改变相邻导电层的面内电导，可获得不同电场下不同的电阻态。

2.根据权利要求1所述的电场调制型纳米多层膜，其特征在于，所述纳米多层膜中，所述的基片衬底包括Si衬底、SiC、玻璃衬底或Si-SiO₂衬底，MgO单晶衬底、Al₂O₃单晶衬底或者有机柔性衬底。

3.根据权利要求1所述的电场调制型纳米多层膜，其特征在于，所述纳米多层膜中，所述的底层包括导电金属材料。

4.根据权利要求1所述的电场调制型纳米多层膜，其特征在于，所述纳米多层膜中，所述的功能层包括铁电或多铁性纳米薄膜，可根据实际需要预先沉积种子层。

5.根据权利要求1所述的电场调制型纳米多层膜，其特征在于，所述纳米多层膜中，所述导电层生长在所述绝缘势垒层上面，其电导能够通过电极化相互作用或者磁电耦合作用受到底部铁电或多铁性薄膜的电极化强度大小及方向的调控。

6.根据权利要求5所述的电场调制型纳米多层膜，其特征在于，所述纳米多层膜中，所述的导电层包括非磁金属层、磁性金属层、反铁磁性层、导电分子材料、拓扑绝缘体材料、或掺杂导电半导体材料等。

7.根据权利要求6所述的电场调制型纳米多层膜，其特征在于，所述纳米多层膜中，所述的非磁金属层由非磁金属或其合金组成，厚度为2-100nm。

所述的磁性金属层由磁性金属或其合金制成，厚度为2-100nm或由稀磁半导体材料或半金属材料制成，厚度为2-100nm。

所述的磁性金属层包括直接或间接钉扎结构，直接钉扎结构包括反铁磁性层/铁磁性层；间接钉扎结构包括反铁磁性层/第一铁磁性层/非磁性金属层/第二铁磁性层。

8.根据权利要求6所述的电场调制型纳米多层膜，其特征在于，所述纳米多层膜中，所述反铁磁性层由反铁磁性材料构成，所述反铁磁性材料包括具有反铁磁性的合金或氧化物。

9.根据权利要求7所述的电场调制型纳米多层膜，其特征在于，所述纳米多层膜中，所述铁磁性层、第一铁磁性层和第二铁磁性层由铁磁性金属或其合金制成，厚度为2～100nm；或由稀磁半导体材料或半金属材料制成，厚度为2～100nm。

10.根据权利要求1所述的电场调制型纳米多层膜，其特征在于，所述纳米多层膜中，所述顶部覆盖层包括由非易氧化金属材料制成的单层或多层薄膜，厚度为2～200nm。

11.一种电场调控型纳米多层膜，其特征在于，由下至上依次包括：

基片衬底；

底层；

功能层

磁性层；

顶部覆盖层；

其中所述的基片衬底为非铁电或多铁性材料；所述底层为导电材料；作为下电极用于在功能层上施加电场；功能层为铁电或多铁性薄膜，可在电场的作用下改变和调控其电极化强度的大小及其方向；顶部覆盖层作为上电极和保护层，防止中间磁性层被氧化；通过在所述的底层和顶部覆盖层之间施加电场，由于功能层的电极化强度大小及其方向的改变，影响和改变相邻金属和磁性层的面内电导，可获得不同电场下不同的电阻态，导致可逆电致电阻效应的产生，或在功能层的两侧施加面内电场，同样由于功能层的电极化强度大小及其方向的改变，影响和改变相邻导电层的面内电导，可获得不同电场下不同的电阻态。