一种多铁性异质结薄膜的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108022750A(43)申请公布日2018.05.11(21)申请号201711334411.4(22)申请日2017.12.14(71)申请人中国计量大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号(72)发明人李静彭晓领杨艳婷徐靖才王攀峰金红晓金顶峰洪波王新庆葛洪良(51)Int.Cl.H01F41/14(2006.01)H01F41/20(2006.01)H01F41/18(2006.01)H01F41/30(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种多铁性异质结薄膜的制备方法(57)摘要一种多铁性异质结薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：1）薄膜制备在结构稳定的铁电薄膜衬底上通过脉冲激光沉积、磁控溅射、或分子束外延等方法复合铁磁性薄膜，获得铁磁/铁电异质结薄膜；所述的铁电薄膜衬底为PMN-PT、BFO、PZT、BTO、PTO、PZN-PT中的一种；所述的铁磁性薄膜为Fe、Co、Ni、CoFe、CoFeB、FeNi、FeSi、FeSiAl、FeAl中的一种；2）界面调控将步骤1）制备的铁磁/铁电异质结薄膜放入热处理炉中，以恒定的速率通入含氮气体，在150~600℃温度下渗氮处理0.5~48h；降温，随炉冷却至室温，取出样品；所述的结构稳定的铁电薄膜在热处理过程中结构不受影响，而所述的铁磁性薄膜中会渗入氮原子，生成间隙固溶体或新相，导致晶格膨胀，在界面处产生应力；所述的含氮气体为氮气、氨气、氮气和氢气、氨气和氢气中的一种。CN108022750ACN108022750A权利要求书1/1页1.一种多铁性异质结薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：1）薄膜制备在结构稳定的铁电薄膜衬底上通过脉冲激光沉积、磁控溅射、或分子束外延等方法复合铁磁性薄膜，获得铁磁/铁电异质结薄膜；所述的铁电薄膜衬底为PMN-PT、BFO、PZT、BTO、PTO、PZN-PT中的一种；所述的铁磁性薄膜为Fe、Co、Ni、CoFe、CoFeB、FeNi、FeSi、FeSiAl、FeAl中的一种；2）界面调控将步骤1）制备的铁磁/铁电异质结薄膜放入热处理炉中，以恒定的速率通入含氮气体，在150~600℃温度下渗氮处理0.5~48h；降温，随炉冷却至室温，取出样品；所述的结构稳定的铁电薄膜在热处理过程中结构不受影响，而所述的铁磁性薄膜中会渗入氮原子，生成间隙固溶体或新相，导致晶格膨胀，在界面处产生应力；所述的含氮气体为氮气、氨气、氮气+氢气、氨气+氢气中的一种。2CN108022750A说明书1/5页一种多铁性异质结薄膜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种多铁性异质结薄膜的制备方法，属于材料制备领域。背景技术[0002]随着信息产业的快速发展人们对信息存储技术的要求也越来越高，因而大量的研究开始关注体积小、密度高、速度快、能耗低和寿命长的信息存储器件。但半导体晶体管的尺寸即将到达传统的半导体制备工艺技术的理论预计的物理极限，难以大幅度提高信息存储器件的性能。因此，如果想要进一步在信息储存领域取得突破性进展，就必须寻找到新的材料或新的理论方法。[0003]在当前的信息储存技术中，磁随机存储器(MagneticRandomAccessMemory,MRAM)是利用磁场来控制其磁化方向写入信息，再利用磁电阻进行信息的读取。其读出速度很快，但由于MRAM一般都具有较大的矫顽场，需要较大的磁场来实现磁信息的写入，因而能耗较高。利用磁场对信息进行写入，其写入速度也较慢。铁电随机存储器(FerroelectricRandomAccessMemory,FeRAM)利用电场来调控铁电极化态从而写入信息，其写入速度很快且能耗较低，但由于在电学读取过程具有破坏性，这也限制了FeRAM的应用。如果能把FeRAM中电学写入速度快和能耗低的特点和MRAM中磁学读取信息的无破换性和高速性的特点结合到一起，达到电写入和磁读取的目的，这样就能提高信息存储器件的信息读写效率。多铁性材料的发现使人们看到了解决这一问题的办法。[0004]多铁性材料主要是指具有铁磁序、铁电序和铁弹序中两种或两种以上的序参量的功能材料，三种铁序之间存在直接或间接的耦合作用。其中，铁磁序和铁电序之间的耦合作用即磁电耦合效应，使得利用电场调控磁性成为可能。多铁材料中磁电耦合效应的发现为发展基于铁电-铁磁集成效应的新型高密度信息存储器件、磁电器件、微波器件以及电控磁技术提供了巨大的空间，成为当前国际上凝聚态研究领域的又一个新的研究热点。[0005]广义上的多铁材料可以分为两类：一类是单相多铁材料,另一类是复相多铁材料。[0006]单相多铁材料是指在一种成分均匀的化合物中同时具有铁磁序和铁电序的材料。在同一种