一种基于铜铁氧体的多铁异质结构及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116018050A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310027600.6(22)申请日2023.01.09(71)申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市铜山区大学路1号(72)发明人郑明张怡笑杨健关朋飞(74)专利代理机构北京和联顺知识产权代理有限公司11621专利代理师乔尚辉(51)Int.Cl.H10N50/85(2023.01)H10N50/80(2023.01)H10N50/01(2023.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于铜铁氧体的多铁异质结构及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，包含铁电单晶衬底和该衬底下的金属电极、衬底上外延生长的SrRuO3电极，以及在SrRuO3/铁电单晶外延生长的铜铁氧体薄膜。制备方法，包括以下步骤：步骤1：选取钙钛矿型SrRuO3陶瓷块体，在铁电单晶衬底上沉积一层外延的SrRuO3电极；步骤2：选取尖晶石型铜铁氧体陶瓷块体为靶材，在SrRuO3/铁电单晶衬底上沉积一层外延铜铁氧体薄膜；步骤3：采用磁控溅射法将金属电极溅射在铁电单晶底部。本发明在室温下通过控制纵向施加的直流电场强度，使铁电单晶衬底产生逆压电效应，引入面内拉伸或压缩应变，导致不同区域的磁化方向重新取向以及磁化强度出现变化，从而改变薄膜的磁畴，实现对该多铁复合材料磁性的调控。CN116018050ACN116018050A权利要求书1/1页1.一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，包含铁电单晶衬底和该衬底下的金属电极、衬底上外延生长的SrRuO3电极，以及在SrRuO3/铁电单晶外延生长的铜铁氧体薄膜。2.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铁电单晶衬底包含(1‑x)PbMg1/3Nb2/3O3‑xPbTiO3、(1‑x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3–xPbTiO3中的任一种。3.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铁电单晶衬底取向包含(001)、(011)、(111)中的任一种。4.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铁电单晶衬底背面镀有金属电极，所述金属电极包含金、银和铂中的任一种。5.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述沿衬底上外延生长的SrRuO3电极厚度为5‑50nm。6.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铜铁氧体薄膜为CuFe2O4。7.根据权利要求1所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构，其特征在于，所述铜铁氧体薄膜厚度为10‑300nm。8.根据权利要求1‑7任一所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选取钙钛矿型SrRuO3陶瓷块体，采用脉冲激光沉积技术，在铁电单晶衬底上沉积一层外延的SrRuO3电极；步骤2：选取尖晶石型铜铁氧体陶瓷块体为靶材，采用脉冲激光沉积技术，在SrRuO3/铁电单晶衬底上沉积一层外延铜铁氧体薄膜；步骤3：采用磁控溅射法将金属电极溅射在铁电单晶底部。9.根据权利要求8所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构的制备方法，其特征在于，所述脉冲激光沉积的工艺参数包括：使用XeCl准分子激光器，波长λ＝308nm，将SrRuO3薄膜沉积在铁电单晶衬底上，激光能量密度2‑4J/cm2，激光脉冲重复频率为1‑5Hz，衬底与靶材之间的距离为4‑8cm，沉积温度650‑800℃，背底真空度小于10‑4Pa，氧分压1‑20Pa，沉积时间25‑20min；之后，在SrRuO3/铁电单晶上生长CuFe2O4薄膜，激光能量密度1‑10J/cm，激光脉冲重复频率为1‑10Hz，衬底与靶材之间的距离为3‑6cm，沉积温度500‑750℃，背底真空度小于10‑4Pa，氧分压0.01‑60Pa，沉积时间20‑90min。10.根据权利要求1‑7任一所述的一种基于铜铁氧体的多铁异质结构的应用方法，其特征在于，在室温下，通过控制沿厚度方向施加的直流电场强度，诱导面内产生拉伸或压缩应变，该应变通过界面传递到铁磁薄膜中，引起薄膜中不同区域内的磁弹各向异性在空间呈现非均匀分布，导致不同区域的磁化方向重新取向以及磁化强度出现变化，从而使铜铁氧体薄膜的磁学性能得到有效的调控。2CN116018050A说明书1/4页一种基于铜铁氧体的多铁异质结构及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及电子元件材料技术领域，尤其涉及一种基于铜铁氧体的多铁异质结构及其制备方法。背景技术[0002]随着现代信息时代的快速发展，高存储密度、快速读写和超低功耗的高性能储存器成为信息时代发展的迫切需要