КОНВЕРТОР СПИНОВОГО ТОКА В ЗАРЯДОВЫЙ ТОК НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ИЗ ПЕРОВСКИТОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2022 года по МПК H01L29/82 H01L43/10 G11C11/16 

Описание патента на изобретение RU2774958C1

Изобретение относится к приборам спинтроники и может быть использовано в информационных системах, а также в радиотехнических устройствах СВЧ диапазона.

Известен ряд устройств, предназначенных для генерации спинового тока и преобразования в зарядовый ток и выполненных на основе многослойных гетероструктур.

Так, описано устройство, основанное на спиновом эффекте Холла и переносе спинового момента в магнитном туннельном переходе (US 9691458 (В2), UNIV CORNELL, 22.09.2016). Оно включает магнитный слой, где генерируется спиновый момент, и электрически проводящую пленку, в которой происходит преобразование спинового тока в зарядовый за счет обратного спинового эффекта Холла. Устройство содержит магнитный туннельный переход, включающий в себя «свободный магнитный слой» с направлением намагниченности, которое может быть изменено посредством передачи прецессии магнитного момента, и электропроводящего магнитного слоя, проявляющая спиновой эффект Холла. Приложенный в плоскости устройства зарядовый ток, генерирует спин-поляризованный ток с магнитным моментом, лежащим в плоскости устройства. Направление намагничивания «свободного магнитного слоя» может переключаться спин-поляризованным током посредством передачи магнитного момента. Это устройство может быть реализовано в трех-терминальной конфигурации.

Недостатком устройства является сложность технологии. Судя по описанию, технология должна обеспечивать получение магнитных туннельных переходов с размерами 100×350 нм2 из, например, CoFeB/MgO/CoFeB с толщинами слоев 3,8/1,6/1,6 нм на проводящем слое Та с толщиной 6,2 нм.

Известно также устройство преобразования спинового тока в зарядовый на основе ферромагнетика переходного 5d металла (US 9400316 В2, Fujiwara Kohei et al., 26.07.2016). Устройство накопления спинов включает в себя немагнитное тело, в котором аккумулируются инжектированные спины, и элемент-инжектор, который содержит устройство преобразования электрического тока в спиновой ток, предусмотренное на указанном немагнитном теле. Источник электроэнергии подает электрический ток на упомянутое устройство преобразования электрического тока в спиновой ток, генерируемый спиновым эффектом Холла. Недостаток - неконтролируемость параметров контактов между нанопроволоками, из которых сконструирован предложенный преобразователь электрического тока в спиновой ток.

В устройстве по патенту US 10923651(В2), NAT UNIV SINGAPORE, 16.02.2021, предлагается заменить обычно используемый немагнитный материал, например, платину, на материалы, совместимые с полупроводниковой технологией типа CuPt, либо топологический изолятор, который может повысить эффективность преобразования за счет обратного спинового эффекта Холла либо эффекта Рашбы. Однако известна плохая совместимость ферромагнетика и топологического изолятора при эпитаксиальном росте.

Наиболее близким к патентуемому устройству является устройство, основанное на спиновом эффекте Холла и эффекте передачи спинового момента (US 10566521 (В2), WISCONSIN ALUMNI RES FOUND, 18.02.2020 - прототип). Предлагается использование гетероструктуры Py/SrIrO3/SrTiO3 с эпитаксиально выращенным слоем SrIrO3 на подложке из титаната стронция с генерирующим спиновый ток слоем пермаллоя.

Однако титанат стронция SrТiO3 известен высокими потерями на сверхвысоких частотах и характеризуется высокой и температурно-зависимой величиной диэлектрической проницаемости. Кроме того, спиновый ток, инжектируемый из ферромагнитного материала, диффундирует к обеим сторонам тонкой проволоки, замыкающей цепи, даже в той части, где нет электрического тока. Данное обстоятельство является основным недостатком устройства. Приведенные данные свидетельствуют о низкой чувствительности выходного сигнала, преобразованного за счет обратного спинового эффекта Холла, что может, в частности определяться качеством границы, образованной между магнетиком и немагнитным материалом (слой пермаллоя выращен не эпитаксиально). Кроме того, конструкция данного устройства сложна для мультиплицирования на чипе.

Анализ показывает, что общим недостатком рассмотренных устройств является использование простых металлов, в которых проявляется сильное спин-орбитальное взаимодействие. Напыление металла происходит после изготовления эпитаксиальных слоев и разрывов вакуума, что приводит к неконтролируемости границы раздела, которая играет важную роль в формировании спинного тока и его конвертации в зарядовый. В частности, в устройстве-прототипе поверх эпитаксиально выращенной структуры SrIrO3/SrTiO3 напылена пленка платины.

Настоящее изобретение направлено на устранение недостатков прототипа - повышение чувствительности выходного сигнала при обеспечении технологичности процесса формирования структуры, что является техническим результатом изобретения.

Технический результат достигается за счет использования гетероструктры из оксидного ферромагнетика и оксидного материала с высоким спин-орбитальным взаимодействием для обеспечения требуемой эффективности конвертации спинового тока в зарядовый. Указанное позволяет обеспечить:

- воспроизводимость характеристик гетероструктур при заданных параметрах технологических операций в процессе их изготовления в лабораторных условиях;

- управление параметрами преобразования спинового тока в зарядовый за счет изменения температуры, от которой зависит величина намагниченности ферромагнетика и, соответственно, требуемая частота СВЧ накачки;

- интегрируемость гетероструктур на одном чипе за счет применения известных методик формирования их геометрии и электромагнитной связи.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве подложки используется NdGaO3 с ориентацией (110) для обеспечения эпитаксиального роста пленки манганита Lа0.7Sr0.3МnО3, (LSMO) и SrIrO3 (SIO). Направление вектора намагниченности пленки Lа0.7Sr0.3МnО3 лежит в плоскости подложки. Толщины пленок определяются требованиям возбуждения ферромагнитного резонанса (ФМР) в La0.7Sr0.3MnO3 и длиной диффузии спинного тока в SrIrO3. Толщины пленок могут контролироваться длительностью процесса осаждения тонких пленок. Планарный размер структуры длина 1 и ширина w составляют величины от долей до десятков микрометров и определяют амплитуду преобразованного зарядового тока Iq. При приложении внешнего магнитного поля обеспечивается условие поглощения мощности СВЧ накачки за счет ферромагнитного резонанса. Тонкие пленки выращиваются либо с помощью лазерной абляции, либо методом магнетронного распыления при высокой температуре.

Существо изобретения поясняется на чертежах.

Фиг. 1 - структура гетероструктуры конвертора спинового тока в зарядовый.

Фиг. 2 - рентгеновский скан 2θ-ω пленки La0.7Sr0.3МnО3, нанесенной на подложку (110) NdGaO3.

Фиг. 3 - рентгеновский скан 2θ-ω пленки SrIrO3, нанесенной на подложку (110) NdGaO3.

Фиг. 4 - рентгеновский скан 2θ-ω гетероструктры SrIrO3/La0.7Sr0.3МnО3 нанесенной на подложку (110) NdGaO3.

Фиг. 5 - рентгеновский скан ϕ-сканирования при ψ=42,2° гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3МnО3 на плоскости (112) NdGaO3. На вставке показан увеличенный участок скана в районе ϕ=39°.

Фиг. 6 - рентгеновский скан 2θ-ω скан для наклонной конфигурации ψ=42,2° и ϕ=128,9°.

Фиг. 7 - схематическое изображение кристаллических решеток SrIrO3 и La0.7Sr0.3МnО3 и гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3МnО3.

Фиг. 8 - угловая зависимость магнитного поля ферромагнитного резонанса для гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3МnО3 для следующих температур: 40 К (поз. 6), 150 К (поз. 7) и 300 К (поз. 8).

Фиг. 9 - схема протекания токов: спинового тока (10) и зарядового тока (11) в гетероструктуре SrIrO3/La0.7Sr0.3МnО3 и направления магнитных полей: постоянного (9) и СВЧ (12). Прецессия намагниченности (13) осуществляется под действием СВЧ поля.

Фиг. 10 - типичный сигнал напряжения, детектируемый на потенциальных выводах на пленке SrIrO3. (14) - подгоночная кривая и экспериментальные точки, (15) - антисимметричная и (16) - симметричная части линии, вызванной анизотропным магнитным сопротивлением, (17) -вклад в напряжение за счет спиновой накачки.

На Фиг. 1 представлена структура конвертора спинового тока в зарядовый на основе манганита допированного стронцием La0.7Sr0.3MnO3, который используется в режиме ферромагнитного резонанса как генерирующий спиновый ток элемент и материал с сильным спин-орбитальным взаимодействием; SrIrO3 - использующийся в качестве детектора преобразованного спинового тока в зарядовый за счет обратного спин-Холл эффекта.

Конвертор формируется на подложке (110) NdGaO3 (1). Для генерации спинового тока в режиме ферромагнитного резонанса используется пленка La0.7Sr0.3МnО3 (2). Пленка SrIrO3 (3) характеризуется высокой энергией спин-орбитального взаимодействия и используется в качестве детектора спинового тока, преобразованного в зарядовый ток. Выходное напряжение на структуре снимается с серебряных контактов (4) и регистрируется вольтметром (5).

Конвертор спинового тока в зарядовый формируется из тонких пленок на подложке (110) NdGaO3 в виде гетероструктуры из перовскитов SrIrO3/La0.7Sr0.3МnО3. Направление вектора намагниченности пленки манганита, как правило, лежит в плоскости подложки. Стронциевый иридат, имеющий формулу SrIrO3, являясь парамагнитным полуметаллом, обладает сильным спин-орбитальным взаимодействием, что открывает возможности для осуществления спин-зарядовых трансформаций электронного транспорта, применимых для практического использования. При этом кристаллографические параметры SrIrO3 близки к параметрам манганита La0.7Sr0.3МnО3, что позволяет выращивать эпитаксиальные гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3МnО3 высокого качества. Тонкие пленки оксидов иридата SrIrO3 и манганита La0.7Sr0.3МnО3 осаждались на монокристаллические полированные подложки NdGaO3 с размерами 5×5 мм2 и толщиной 0,5 мм. Эпитаксиальный рост пленок манганитов происходил при температуре подложки 800°С в смеси газов Аr и O2 (3:2) с давлением 0,3 мбара при мощности ВЧ генератора и магнетронной пушки 50 Вт.

Кристаллическая структура гетероструктур анализировалась с помощью рентгеновского дифрактометра. На Фиг. 2 показано рентгеновское 2θ-ω сканирование тонкой пленки SrIrO3/NdGaO3. Наблюдаемые пики соответствуют кратным отражениям от плоскости подложки (110) NdGaO3 и плоскости пленки (001) SrIrO3 (псевдокубическое обозначение). Из этого можно сделать вывод, что пленка растет с ориентацией плоскостей (001)SrIrО3||(110)NdGaO3 Аналогичную картину можно увидеть для пленки La0.7Sr0.3МnО3/NdGaO3 (Фиг. 3). Ориентация пленки (001) La0.7Sr0.3МnО3||(110)NdGaO3. 2θ-ω скан для гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3МnО3/NdСаО3 является суперпозицией сканов однослойных пленок (Фиг. 4). Следовательно, для гетероструктуры плоскости растут таким образом, что (001)SrIrO3||(001) Lа0.7Sr0.3МnО3||(110)NdGаО3.

На Фиг. 4. показано рентгеновское ϕ-сканирование при угле наклона ψ=42,2° и 2θ=38,5° для гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3МnО3 для плоскости (112) NdGaO3. Кроме четырех сильных пиков от подложки, разнесенных почти на 90 градусов (слабая орторомбичность NdGaO3), наблюдаются отражения от плоскостей (110) SrIrО3 и (110) La0.7Sr0.3МnО3, пики совпадают и смещаются относительно подложки примерно на 0,3° (см. вставку на Фиг. 4).

На фиг. 5 показано ϕ-сканирование дифракции рентгеновских лучей (XRD) при угле наклона ψ=42,2° и 2θ=38,5° для гетероструктуры SIO / LSMO для плоскости (112) NGO.

Соответствующее 2θ-ω сканирование при ψ=42,2° и ϕ=128,9°, подтверждающее совпадение пиков, представлено на Фиг. 6. Из этих данных, можно сделать вывод, что рост гетероструктуры происходит по механизму «куб на куб» с малым поворотом решетки. Эпитаксиальные соотношения: (001) SrIrO3 || (001) La0.7Sr0.3MnO3||(110) NdGaO3 и [100] SrIrO3 || [100] La0.7Sr0.3MnO3|| [001] NdGaO3. Узкая кривая качания (FHMW=0,1-0,12°) для (002) SrIrO3 свидетельствует о высоком качестве пленок.

Схематическое изображение кристаллической решетки SrIrO3 и схема эпитаксиального роста гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3 показаны на Фиг. 7.

На Фиг. 8 показана угловая зависимость резонансного значения магнитного поля Н0 для гетероструктуры NdGaO3/La0.7Sr0.3MnO3 при комнатной температуре и внешнем магнитном поле, повернутом вокруг нормали к плоскости пленки на угол. Угол измерялся от одной из граней подложки. Внешнее магнитное поле и магнитная составляющая СВЧ поля находились в плоскости пленки. Изменение резонансного поля при изменении угла связано с плоскостной магнитной анизотропией гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3. Угловая зависимость описывалась резонансным соотношением (1) с учетом магнитной одноосной и кубической анизотропии.

Здесь М0 - равновесная намагниченность, Ku и Kс - константы одноосной и двухосной кубической анизотропии, соответственно. ϕu и ϕс -углы между легкими осями одноосной и кубической анизотропии и внешним магнитным полем, соответственно. Ku, Kс, М0, а также углы ϕu и ϕс были получены путем аппроксимации угловой зависимости формулой (1).

На Фиг. 9. показана схема протекания токов: спинового тока (10) и зарядового тока (11) в гетероструктуре SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3 и направления магнитных полей: постоянного (9) и СВЧ (12). Прецессия намагниченности (13) осуществляется под действием СВЧ поля. Результаты возникновения спинового тока в гетероструктуре SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3 при температуре 295 К показаны на Фиг. 10. СВЧ накачка производилась генератором Ганна на частоте 9 ГГц при мощности генератора 75 мВт. Амплитуда СВЧ накачки дополнительно модулировалась с частотой fM=100 кГц. Напряжение, возникающее в слое SrIrO3 за счет обратного спинового эффекта Холла и анизотропного магнетосопротивления в слое манганита, регистрировалось с помощью синхронного детектирования. Результирующее напряжение на выходе конвертора представляет собой комбинацию симметричной лоренцевой функции от спинового тока и двух компонент - антисимметричной и симметричной лоренцевой функции - от анизотропного магнетосопротивления.

где ΔН - полуширина линии на половине высоты, Н0 - резонансное поле. Форма резонансной кривой содержит три вклада. Для разделения симметричного и антисимметричного вклада экспериментальные графики были аппроксимированы симметричной L(H) и антисимметричной функцией Лоренца L'(H) (выражение (2)) [A. Azevedo, L. Н. Vilela-Le~ao, R. L. Rodr'iguez-Su'arez, A. F. Lacerda Santos, and S. M. Rezende Spin pumping and anisotropic magnetoresistance voltages in magnetic bilayers: Theory and experiment Physical Review В 83, 144402 (2011)]

где ϕ1 - разность фаз между СВЧ током и намагниченностью. Для отделения сигнала, возникающего за счет спинового тока Vsp, от возникающего за счет анизотропного магнетосопротивления, проводились измерения зависимости симметричной части V(H) от угла между постоянным током и магнитным полем: (выражение (3))

В результате получались значения амплитуд Vsp и VAMR⋅cos(ϕ1). Изменение угла производилось за счет вращения магнита вокруг резонатора, внутри которого располагался изучаемый образец.

Пример реализации.

Конвертор спинового тока в зарядовый может быть сформирован на основе эпитаксиально выращенных пленок оксидных материалов. Для этого предлагается использовать известные методы лазерной абляции, магнетронного распыления и катодного распыления при высоком давлении кислорода. Для получения базовых пленок применимы подложки NdGaO3 (NGO) с ориентациями (110).

Из-за рассогласования параметров кристаллической решетки может наблюдаться либо сжатие, либо растяжение выращенной пленки. Такой подход позволяет управлять свойствами эпитаксиально сформированных многослойных структур и получение базовых пленок с различными величинами плоскостной магнитной анизотропии. Для получения магнитных пленок можно использовать тонкие пленки оптимально допированного манганита Lа0.7Sr0.3МnО3 (LSMO), которые при комнатной температуре обладают свойствами ферромагнетиков. Топология гетероструктуры конвертора спинового тока в зарядовый может быть сформирована известными методами фотолитографии, плазмо-химического и ионного-лучевого травлений.

Тонкие пленки в многослойных структурах с контролируемой толщиной от единиц до десятков нанометров могут быть эпитаксиально выращены без разрыва вакуума при высокой температуре нагрева подложки. Для нагрева и поддержания подложки при высокой температуре может быть использован нагреватель на основе элемента "ThermoCoax", состоящий из центральной жилы NiCr, коаксиальной оболочки из нержавеющей стали и изолирующей прослойки из порошкообразного MgO. Под крышку нагревателя с помощью серебряной пасты, обеспечивающей хороший термический контакт, вклеивается изолированная термопара Cu/NiCr. Для достижения хорошего термического контакта подложка также приклеивается к крышке нагревателя серебряной пастой.

Перед осаждением, после процедуры нанесения тонких пленок поверхность обрабатывается методами радиочастотного травления или ионно-лучевого травления в атмосфере Аr в зависимости от типа использовавшихся напылительных установок. Осаждение пленок проводится методами радиочастотного магнетронного распыления мишеней. Толщина пленки SrIrO3 составляла - 10 нм.

Для формирования топологии гетероструктуры применяется фоторезист Shipley-1813 толщиной порядка 1 мкм, который после процессов засветки и проявления оставался в области перехода, образуя маску, через которую затем производилось травление поверхности многослойки. Для травления применяется плазмо-химическое травление в смеси CF4 и О2. Удаление пленок манганитной прослойки за пределами функциональной части гетероструктуры производится ионно-лучевым травлением с низкой энергией ионов Аr+250 эВ и плотностью ионного тока 0,2 мА/см2, что уменьшает влияние ионной бомбардировки на поверхностный слой манганитной пленки.

Таким образом, приведенные экспериментальные данные свидетельствуют о достижении технического результата - повышении чувствительности выходного сигнала при обеспечении технологичности процесса формирования структуры конвертора на основе гетероструктуры перовскитов переходных металлов. За счет использования гетероструктры из оксидного ферромагнетика и оксидного проводящего материала с высоким спин-орбитальным взаимодействием обеспечивается высокая эффективность конвертации спинового тока в зарядовый. Обеспечивается воспроизводимость характеристик при заданных параметрах технологических операций, изготовление прибора основывается на известных и доступных методах осаждения тонких пленок с контролируемой толщиной каждого слоя. Формирование прибора в планарной топологии позволяет его интеграцию в планарную широкополосную тонкопленочную структуру на одном чипе. Кроме того, имеется возможность управления параметрами преобразования спинового тока в зарядовый за счет изменения температуры, и, соответственно, выбор частоты СВЧ накачки.

Похожие патенты RU2774958C1

название год авторы номер документа
СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЙ ДЖОЗЕФСОНОВСКИЙ ПРИБОР С КОМПОЗИТНОЙ МАГНИТОАКТИВНОЙ ПРОСЛОЙКОЙ 2015
  • Овсянников Геннадий Александрович
  • Шадрин Антон Викторович
  • Кислинский Юлий Вячеславович
  • Константинян Карен Иванович
RU2598405C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНОЙ ПЛЕНКИ МНОГОСЛОЙНОГО СИЛИЦЕНА, ИНТЕРКАЛИРОВАННОГО ЕВРОПИЕМ 2018
  • Аверьянов Дмитрий Валерьевич
  • Токмачев Андрей Михайлович
  • Сторчак Вячеслав Григорьевич
  • Королева Анастасия Федоровна
RU2663041C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР EuO/Ge 2021
  • Аверьянов Дмитрий Валерьевич
  • Соколов Иван Сергеевич
  • Токмачев Андрей Михайлович
  • Сторчак Вячеслав Григорьевич
RU2768948C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ ИНТЕГРАЦИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОКСИДА ЕВРОПИЯ С ГЕРМАНИЕМ 2022
  • Аверьянов Дмитрий Валерьевич
  • Соколов Иван Сергеевич
  • Токмачев Андрей Михайлович
  • Сторчак Вячеслав Григорьевич
RU2793379C1
Способ формирования тонкой пленки монооксида европия на кремниевой подложке с получением эпитаксиальной гетероструктуры EuO/Si 2020
  • Аверьянов Дмитрий Валерьевич
  • Соколов Иван Сергеевич
  • Токмачев Андрей Михайлович
  • Сторчак Вячеслав Григорьевич
RU2739459C1
ФЕРРОМАГНИТНАЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ ГЕТЕРОСТРУКТУРА 2009
  • Орлов Андрей Федорович
  • Балагуров Леонид Анатольевич
  • Кулеманов Иван Васильевич
  • Пархоменко Юрий Николаевич
  • Перов Николай Сергеевич
RU2425184C1
Спин-детектор свободных электронов на основе полупроводниковых гетероструктур 2016
  • Терещенко Олег Евгеньевич
RU2625538C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ДВУМЕРНОГО ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА ДИСИЛИЦИДА ГАДОЛИНИЯ СО СТРУКТУРОЙ ИНТЕРКАЛИРОВАННЫХ СЛОЕВ СИЛИЦЕНА 2018
  • Аверьянов Дмитрий Валерьевич
  • Токмачев Андрей Михайлович
  • Сторчак Вячеслав Григорьевич
  • Соколов Иван Сергеевич
RU2710570C1
ТУННЕЛЬНЫЙ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ 2009
  • Волков Никита Валентинович
  • Еремин Евгений Владимирович
  • Патрин Геннадий Семенович
  • Ким Петр Дементьевич
RU2392697C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ УСТОЙЧИВЫХ К ОКИСЛЕНИЮ СВЕРХТОНКИХ ГРАФЕНОВЫХ СТРУКТУР СО СПИН-ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ НОСИТЕЛЯМИ ЗАРЯДА 2023
  • Аверьянов Дмитрий Валерьевич
  • Соколов Иван Сергеевич
  • Токмачев Андрей Михайлович
  • Сторчак Вячеслав Григорьевич
  • Парфенов Олег Евгеньевич
RU2805282C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 774 958 C1

Реферат патента 2022 года КОНВЕРТОР СПИНОВОГО ТОКА В ЗАРЯДОВЫЙ ТОК НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ИЗ ПЕРОВСКИТОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к приборам спинтроники и может быть использовано в информационных системах и радиотехнических устройствах СВЧ-диапазона. Конвертор спинового тока в зарядовый ток содержит образованную на кристаллической подложке гетероструктуру на основе тонких пленок перовскитов переходных металлов, включающую ферромагнитный слой стронций допированного манганита Lа0.7Sr0.3МnО3 и детектирующий слой из 5d оксидной пленки SrIrO3, и пленочные металлические электроды, связанные с электрической схемой управления и регистрации напряжения, при этом согласно изобретению гетероструктура имеет планарную геометрию, при этом кристаллическая подложка выполнена из галлата неодима NdGaO3, кристаллографическая плоскость (110) которого совпадает с направлением вектора намагниченности сформированного на подложке слоя манганита Lа0.7Sr0.3МnО3, а детектирующий слой из 5d оксидной пленки SrIrО3 нанесен поверх упомянутого слоя манганита, причем пленочные металлические электроды размещены в одной плоскости и расположены на свободной поверхности детектирующего слоя. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности выходного сигнала при обеспечении технологичности процесса формирования структуры. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула изобретения RU 2 774 958 C1

1. Конвертор спинового тока в зарядовый ток, содержащий образованную на кристаллической подложке гетероструктуру на основе тонких пленок перовскитов переходных металлов, включающую ферромагнитный слой стронций допированного манганита Lа0.7Sr0.3МnО3 и детектирующий слой из 5d оксидной пленки SrIrO3, и пленочные металлические электроды, связанные с электрической схемой управления и регистрации напряжения, отличающийся тем, что гетероструктура имеет планарную геометрию, при этом кристаллическая подложка выполнена из галлата неодима NdGaO3, кристаллографическая плоскость (110) которого совпадает с направлением вектора намагниченности сформированного на подложке слоя манганита Lа0.7Sr0.3МnО3, а детектирующий слой из 5d оксидной пленки SrIrО3 нанесен поверх упомянутого слоя манганита, причем пленочные металлические электроды размещены в одной плоскости и расположены на свободной поверхности детектирующего слоя.

2. Конвертор спинового тока в зарядовый ток по п. 1, отличающийся тем, что гетероструктура сформирована методом эпитаксиального выращивания тонких пленок в одной камере без разрыва вакуума, а топология гетероструктуры образована плазмохимическим и ионно-лучевым травлениями и выполнена на одной подложке совместно с электрической схемой управления и регистрации напряжения, отвечающей условиям мультиплицирования и интеграции на одном чипе.

3. Конвертор спинового тока в зарядовый ток по п. 1, отличающийся тем, что металлические электроды выполнены из серебра, при этом планарный размер структуры: длина 1 и ширина w составляют величины от долей до десятков микрометров.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2774958C1

US 10566521 B2, 18.02.2020
US 10923561 B2, 16.02.2021
CN 110800057 A, 14.02.2020
УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНОЙ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ 2017
  • Шикин Александр Михайлович
  • Рыбкина Анна Алексеевна
  • Рыбкин Артем Геннадиевич
  • Климовских Илья Игоревич
  • Скирдков Пётр Николаевич
RU2677564C1
JP 11261128 A, 24.09.1999.

RU 2 774 958 C1

Авторы

Шайхулов Тимур Айратович

Константин Карен Иванович

Овсянников Геннадий Александрович

Станкевич Константин Леонидович

Демидов Виктор Владимирович

Андреев Николай Валерьевич

Даты

2022-06-24Публикация

2021-08-31Подача