[实用新型]逻辑器件及存储器

说明书

本实用新型提供一种逻辑器件，该逻辑器件从下至上依次包括：柔性衬底，非磁缓冲层，耦合层，磁性缓冲层，多铁层和电极层；其中，耦合层为超薄膜，以实现反常霍尔效应和拓扑霍尔效，电极层包括十字结构，通过改变施加在非磁缓冲层与电极层之间电压的方向，改变十字结构的其中一组相对端之间的霍尔电阻。具体地，衬底为柔性衬底，具有抗挤压、可弯曲等优点，该器件采用了反常霍尔效应和拓扑霍尔效应原理，具有高灵敏性且不易失真的特性，不仅有效降低了对自旋轨道耦合效应进行调控所需的电压，还可结合外部磁场实现逻辑非运算功能，进一步地，还可基于此逻辑器件制作出相应的存储器件。

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域，具体地涉及一种基于多铁磁电耦合及自旋轨道耦合效应的逻辑器件。

背景技术

传统电子学以电子的电荷属性为基础，人们通过对电子电荷的控制来实现信息存储及逻辑处理。然而，随着电子器件逐渐微型化，所面临的量子效应、能量损耗等的影响越来越明显，传统电子器件已经无法满足发展的需求。

自旋电子器件具有非挥发性、低能耗和高集成度等优点使其飞速发展起来，自旋电子器件在信息处理中的高计算能力、低能耗等特性是传统的半导体电子器件无法比拟的。自旋轨道耦合可利用其产生的力矩实现对磁矩的操控，可实现小尺寸下的自旋翻转控制而不需要借助特定的磁性材料来产生自旋极化电流。基于自旋轨道转矩(自旋轨道耦合)的自旋逻辑器件在逻辑配置方面具有特别的优点，它可重新配置逻辑运算。易于结合电压控制的磁各向异性(VCMA)效应来调控自旋轨道耦合。传统自旋轨道耦合调控依赖电流产生的磁场、自旋力矩等，这需要较高的电流密度，从而产生大量的能耗。而多铁性材料可以使用电场调控自旋轨道耦合，能够有效降低能耗，在信息存储、自旋电子学等方面具有巨大的潜在应用前景。

有鉴于此，设计一种轻便、便携、低功耗、稳定性好的逻辑器件及该器件的制作方法是本实用新型所要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种基于多铁磁电耦合及自旋轨道耦合效应的逻辑器件，以解决现有技术中逻辑器件柔韧性不足及能耗高等问题。

一方面，本实用新型提供一种逻辑器件，其特征在于，包括：

衬底，用于承载所述逻辑器件，所述衬底为柔性衬底；

非磁缓冲层，位于所述衬底上，厚度为10-30nm；

耦合层，位于所述非磁缓冲层上，厚度为1-5u.c.，优选厚度为 2u.c.；

磁性缓冲层，位于所述耦合层上，厚度为10-30nm；

多铁层，位于所述磁性缓冲层上，厚度为10-30nm；

电极层，位于所述多铁层上，厚度为3-10nm；

其中，所述耦合层为超薄膜，以实现反常霍尔效应和拓扑霍尔效，所述电极层包括至少一个十字结构，通过改变施加在所述非磁缓冲层与所述电极层之间电压的方向，改变所述十字结构的其中一组相对端之间的霍尔电阻。

优选地，所述非磁缓冲层、所述耦合层、所述磁性缓冲层和所述多铁层的材料均为氧化物。

优选地，所述逻辑器件为非易失性逻辑器件。

优选地，所述十字结构的其中一组相对端为输出端，通过从该输出端检测所述电极层的霍尔电阻作为输出信号，所述十字结构中与所述输出端相垂直的方向上的另两端，其一端与非磁缓冲层之间施加输入电压作为输入端，另一端接入输入电流。

优选地，所述逻辑器件通过改变电场使反常霍尔电阻翻转并使拓扑霍尔电阻的大小和有限影响区域改变，从而在所述输出端获取对应的输出信号。