[发明专利]具有自旋轨道矩效应的异质结材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了具有自旋轨道矩效应的异质结材料及其制备方法与应用，该异质结材料包括依次叠加的锰氧化物层和铱氧化物层；所述锰氧化物层为La_0.67Sr_0.33MnO₃层；所述铱氧化物层为XIrO₃层；所述铱氧化物层中铱氧化物为钙钛矿型氧化物；所述锰氧化物层的厚度为3nm～8nm；所述铱氧化物层的厚度为5nm～12nm。本发明提供的异质结材料是一种具有显著自旋轨道矩效应的铱氧化物基异质结薄膜材料。该材料通过调控异质结界面磁耦合性能，以达到调节异质结自旋轨道矩效应的目的，使其在磁信息存储和纳米振荡器等领域具有广泛的应用潜力。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，具体涉及具有自旋轨道矩效应的异质结材料及其制备方法与应用。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)是一类利用电子自旋流代替电荷流实现信息存储的新型非易失性存储器，具有低功耗、长寿命、非波动性和抗极端温度等优点，更兼容当前互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)半导体工艺，是最有希望在微米尺度下取代半导体晶体管的一项新型技术路线。

SOT-MRAM利用自旋轨道矩效应(Spin-orbit Torque，SOT)，使得在垂直薄膜的方向由于自旋霍尔效应等机制产生电子自旋流能引起磁性隧道结中临近磁性层的磁矩翻转，完成信息的存储过程。SOT-MRAM具有写入速度快，初始延迟短的特点，克服了当前存储器芯片带宽的限制，在边缘计算、AI等方向有着显著的优势。相关技术中SOT-MRAM器件的一项技术难点是如何实现无外磁场下的全电流调控磁序。其中通过生长铁磁/反铁磁异质结，利用界面的交换偏置效应是实现无外场下翻转的一种有效形式。但铁磁/反铁磁异质结的自旋轨道矩效应弱。

因此，需要开发一种具有自旋轨道矩效应的异质结材料，该异质结材料具有显著的自旋轨道矩效应。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了具有自旋轨道矩效应的异质结材料，该异质结材料具有显著的自旋轨道矩效应。

本发明还提供了上述具有自旋轨道矩效应的异质结材料的制备方法。

本发明还提供了一种磁性随机存储器，由上述具有自旋轨道矩效应的异质结材料制得。

本发明还提供了一种纳米振荡器，由上述异质结材料制得。

本发明第一方面提供了具有自旋轨道矩效应的异质结材料，

包括依次叠加的锰氧化物层和铱氧化物层；

所述锰氧化物层为La_0.67Sr_0.33MnO₃层；

所述铱氧化物层为XIrO₃层；

所述铱氧化物层中铱氧化物为钙钛矿型氧化物；

其中所述XIrO₃层中X为碱土金属阳离子；

所述锰氧化物层的厚度为3nm～8nm；

所述铱氧化物层的厚度为5nm～12nm。

根据本发明的至少一种实施方式，具备如下有益效果：

本发明的异质结材料中锰氧化物采用La_0.67Sr_0.33MnO₃；通过对La_0.67Sr_0.33MnO₃层的厚度进行调控，从而实现了对磁性层磁晶各向异性能的调控，并调控了异质结电流诱导的damping-like(类阻尼)场，进而调控了界面磁耦合状态，最终实现调控了异质结自旋轨道矩效应。