逻辑器件及逻辑组件的制作方法

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及其制造方法。

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。

技术实现要素：

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；

重金属层，位于所述衬底上，厚度为3-10纳米；

铁磁层，位于所述重金属层上，厚度为1-30纳米；

多铁层，位于所述铁磁层上，厚度为2-200纳米；

氧化物层，位于所述多铁层上，厚度为1-10纳米；

其中，所述重金属层包括至少一个十字结构，并在所述十字结构的外侧端设置有对应的电极，通过改变施加在所述氧化物层与所述重金属层之间电压的方向，改变所述重金属层的电阻。

优选地，所述氧化物层为过氧化态或欠氧化态中的一种。

优选地，所述十字结构的外侧端包括一个输入电极，与输入端相对的另一端电极接地，所述十字结构与输入电极相垂直的方向上的另两端的电极为输出端，通过从该输出端检测反常霍尔电压作为输出信号。

优选地，所述铁磁层的初始磁矩方向垂直于所述铁磁层平面向上或向下。

优选地，所述氧化物层为过氧化态，所述氧化物层与所述重金属层之间为正向电压时，所述过氧化层的自旋轨道耦合临界电流为i11，所述氧化物层与所述重金属层之间为负向电压时，所述过氧化层的自旋轨道耦合临界电流为i21，其中i11大于i21。

优选地，向输入电极通入输入电流i，当i21＜i＜i11时，在正向电压下，所述输出信号不随输入电流i方向的改变而改变，在负向电压下，所述输出信号随输入电流i方向的改变而反向。

优选地，所述过氧化物层为欠氧化态，所述氧化物层与所述重金属层之间为正向电压时，所述过氧化层的自旋轨道耦合临界电流为i12，所述氧化物层与所述重金属层之间为负向电压时，所述过氧化层的自旋轨道耦合临界电流为i22，其中i12小于i22。

优选地，向输入电极通入输入电流i，当i12＜i＜i22时，在正向电压下，所述输出信号随输入电流i方向的改变而反向，在负向电压下，所述输出信号不随输入电流i方向的改变而改变。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种逻辑组件，其特征在于，包括：至少2个上述的逻辑器件；其中，所述逻辑器件包括氧化物层为过氧化态以及氧化层为欠氧化态的两种，两种所述逻辑器件相串联，两种所述逻辑器件的重金属层以及氧化物层分别串联连接，通过改变所述氧化物层和所述重金属层之间的电压方向选择性的控制其中至少一种所述逻辑器件。

优选地，两种所述逻辑器件的铁磁层的初始磁矩方向相同或相反。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种逻辑器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

对衬底进行清洁；

在清洁后的衬底上制备重金属层；

对所述重金属层进行光刻和蚀刻，使其形成十字结构；

在所述十字结构的外侧端设置相应的电极；

在所述重金属层上制备铁磁层；

在所述铁磁层上制备多铁层；

在所述多铁层上制备氧化物层；

其中，在多铁层上制备氧化物层时，可通过控制氧化物层的氧化状态，使氧化物层呈过氧化态或欠氧化态，以分别形成p型逻辑器件或n型逻辑器件。

优选地，所述衬底由聚醚砜pes、聚对苯二甲酸乙二醇酯pi、聚乙烯对苯二酸脂pet、聚二甲基硅氧pdms、聚丙烯己二酯ppa、云母mica中的至少一种材料制成；

所述重金属层由pt，w，ta中的至少一种材料制成；

所述电极由pt，w，ta中的至少一种材料制成；

所述铁磁层的材料例如为cofeb，cofe，nife，fecrco，fecov中的至少一种；

所述多铁层包括bifeo3、gafeo3、bicro3、tbmno3、bi2fecro6、bimno3、homn2o5、homn2o5、ybmn2o5、scmn2o5、ymn2o5、gamn2o5、dymn2o5、ermn2o5、homno3、ybmno3、scmno3、ymno3、gamno3、dymno3、ermno3中的至少一种；

所述氧化物层的材料为al的氧化物、si的氧化物、mg的氧化物中的至少一种。

本实用新型提供的逻辑器件，具有以下优点或有益效果：通过采用柔性材料制作衬底，使对应的逻辑器件与传统器件相比具有更轻便、抗挤压、可弯曲等优点；该逻辑器件可根据需要调整其氧化物层的氧化状态，从而形成所需的n型或p型逻辑器件，以执行n型或p型逻辑功能，从而获得轻便、便携、低功耗的逻辑器件，相应地，该逻辑器件所对应的制作方法也具有很强的实用性。

进一步地，本实用新型还提供一种由上述两种逻辑器件组合而成的逻辑组件，其可直接执行n型、p型逻辑功能，集n型、p型逻辑功能于一体，并具有两种器件信息的同时初始化和擦除功能，且操作方便快捷，逻辑组件的逻辑互补性也进一步增强了其可靠性。

基于本实用新型提供的逻辑组件，其不仅有互补逻辑运算功能，还有信息初始化或擦除功能，在多功能或可编程自旋逻辑器件领域具有广阔的应用前景。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本实用新型实施例的逻辑器件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的逻辑器件的重金属层俯视图；

图3为本实用新型实施例的逻辑器件的测量示意图；

图4a为本实用新型逻辑器件第一实施例的实验特性图；

图4b为本实用新型逻辑器件第一实施例的真值表；

图5a为本实用新型逻辑器件第二实施例的实验特性图；

图5b为本实用新型逻辑器件第二实施例的真值表；

图6为本实用新型实施例的逻辑器件的制作流程图；

图7a为本实用新型逻辑组件第一实施例的示意图；

图7b为本实用新型逻辑组件第二实施例的示意图；

图8为本实用新型实施例的逻辑组件的真值表。

具体实施方式

以下公开为实施本申请的不同特征提供了许多不同的实施方式或实例。下面描述了部件或者布置的具体实施例以简化本实用新型。当然，这些仅仅是实例并不旨在限制本实用新型。

此外，在说明书和权利要求书中，术语“第一”、“第二”等用于在类似元素之间进行区分，而未必描述时间顺序、空间顺序、等级顺序或者任何其他方式的顺序、应当理解，如果使用的这些术语在适当的环境下可互换，并且此处描述的本实用新型的实施例能够以本文描述或示出以外的其他顺序来操作。

应当注意，在权利要求书中使用的术语“包括”不应被解释为限于下文所列出的手段，它并不排除其他元件或步骤。由此，它应当被解释为指定如涉及的所述特征、数字、步骤或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤或部件、或者其组合的存在或添加。因此，措词“包括装置a和b的设备”的范围不应当仅限于仅由组件a和b构成的装置。这意味着相对于本实用新型而言，设备的相关组件是a和b。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在此次提供的描述中，阐述了多个具体细节。然而应当理解，本实用新型的实施例没有这些具体细节的情况下实践。在其他实施例中，为了不妨碍对本说明书的理解，未详细地示出公知方法、结构和技术。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1为本实用新型实施例的逻辑器件的结构示意图，如图1所示，逻辑器件100包括：衬底110、重金属层120、铁磁层130、多铁层140以及氧化物层150，其中，重金属层120包括十字结构，并在十字结构的外侧端设置有对应的电极。

整体结构按照衬底110、重金属层120、铁磁层130、多铁层140以及氧化物层150的顺序从下至上依次堆叠而成，重金属层120、铁磁层130、多铁层140以及氧化物层150均呈薄膜状。

衬底110可选用聚醚砜(pes)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pi)、聚乙烯对苯二酸脂(pet)、聚二甲基硅氧(polydimethylsiloxane，pdms)、聚丙烯己二酯(polypropyleneadipate,ppa)、云母(mica)等材料制备，实现柔性衬底。

重金属层120可由pt、w、ta等材料制成，通过光刻和蚀刻，形成十字结构，并在十字结构的外侧端设置对应的电极，以用于电连接及测量，重金属层的厚度约为3nm-10nm。

铁磁层130可由cofeb，cofe，nife，fecrco，fecov等材料制成，其厚度约为1nm-30nm。

多铁层140例如由bifeo3、gafeo3、bicro3、tbmno3、bi2fecro6、bimno3、homn2o5、homn2o5、ybmn2o5、scmn2o5、ymn2o5、gamn2o5、dymn2o5、ermn2o5、homno3、ybmno3、scmno3、ymno3、gamno3、dymno3、ermno3等材料中的至少一种材料制成，其厚度约为2nm-200nm。

氧化物层150可由alox、siox、mgox(al的氧化物、si的氧化物、mg的氧化物)等材料制成，其中x的值可根据对应的氧化物层的氧化状态(过氧化态或欠氧化态)决定，氧化物层150的厚度约为1nm-10nm。

图2为本实用新型实施例的逻辑器件的重金属层俯视图，如图2所示，重金属层120位于衬底110上，通过对重金属层120进行光刻和蚀刻处理，使其形成十字结构(hallbar结构)。

具体地，可形成单独的十字结构，也可形成如图示中相串连的双十字结构，在十字结构的外侧端设置有对应的电极161(162、163)，以用于电连接及测量。其横向的最左侧端电极161例如为输入端电极，与电极161相对一侧的最右端的电极162接地，与十字结构横向电极161、162相垂直的另一组纵向电极163例如为输出端电极，例如向电极161输入矩形脉冲电流i，通过检测电极163的反常霍尔电压以获取输出信号。

图3为本实用新型实施例的逻辑器件的测量示意图，在重金属层120的一端接入输入电流i，输入电流i例如为矩形脉冲，重金属120的另一端接地，并向氧化物层150施加输入电压v，使氧化物层150与重金属层120之间形成电势差，进行电场调控。

具体地，氧化物界面对自旋轨道耦合有很大影响，不同氧化程度可以改变电场对磁各向异性影响的极性。通过改变氧化物层150的氧化程度(多铁界面的氧化程度)，可有效调控自旋轨道耦合信号。通过改变氧化物层150(多铁层140与氧化物层150界面处)的氧化状态来改变磁各向异性效应。对于欠氧化的氧化物层150(欠氧化界面)，正向电压降低磁各向异性；对于过氧化的氧化物层150(过氧化界面)则相反，正向电压增强磁各向异性。这种磁各向异性效应对电压的依赖性，使我们可以通过控制氧化物层150的氧化状态来形成不同种类的逻辑器件(即：n型或p型自旋逻辑器件)，并进一步的可通过将两种自旋逻辑器件进行组合实现逻辑器件的互补功能。

进一步地，结合图2，输入电流i与重金属层120十字结构外侧端的电极161相连，电极162接地，电极163作为输出电极，通过检测电极163的反常霍尔电压以获取该逻辑器件的输出信号。

图4a为本实用新型逻辑器件第一实施例的实验特性图，第一实施例的逻辑器件的氧化物层150例如过氧化态，具体地，该实施例中的氧化物层150选用al的氧化物制成，al的氧化时间tox例如为120秒，图4a为该逻辑器件的rxy-i曲线，其中，氧化物层150的输入电压v例如可在+3v与-3v之间变换。

输入电压v为+3v或略大于+3v时，第一实施例的逻辑器件的自旋轨道耦合临界翻转电流i11为14ma，输入电压v小于等于-3v时，临界翻转电流i21为11ma。

输入电流i为12ma时，处在两种电压对应的自旋轨道耦合的临界翻转电流之间。当v＝+3v时，自旋轨道耦合电阻信号rxy(输出信号)不随输入电流i改变方向而翻转；当v＝-3v时，自旋轨道耦合信号随输入电流i改变方向而翻转，故可视该第一实施例的逻辑器件为p型自旋逻辑器件。

从该特性图中可得，可以通过使输入电流i处在两种电压对应的自旋轨道耦合的临界翻转电流之间(即i21＜i＜i11)，使该逻辑器件进行逻辑运算工作，第一实施例的逻辑器件可以称为p型自旋逻辑器件，当输入电流i大于i21小于i11时，输入电流i为该p型逻辑器件的正常工作电流。

进一步地，结合图3所示，由于电阻rxy反应铁磁层130中磁矩在纵向z方向上的分量，可利用外磁场对逻辑器件中铁磁层130的磁矩进行初始化，使初始磁矩方向向上。图4b即为此初始状态下的第一实施例的逻辑器件的真值表，根据输入电流i和输入电压v的方向(正负)变换，通过检测重金属层120的电极163的反常霍尔电压获得其输出信号rp。

图5a为本实用新型逻辑器件第二实施例的实验特性图，第二实施例的逻辑器件的氧化物层150例如欠氧化态，具体地，该实施例中的氧化物层150选用al的氧化物制成，al的氧化时间tox例如为30秒，图5a为该逻辑器件的rxy-i曲线，其中，氧化物层150的输入电压v例如可在+3v和-3v之间变换。

输入电压v为+3v或略大于+3v时，第二实施例的逻辑器件的自旋轨道耦合临界翻转电流i12为11ma，输入电压v小于等于-3v时，临界翻转电流i22为14ma。

输入电流i为12ma时，处在两种电压对应的自旋轨道耦合的临界翻转电流之间。当v＝+3v时，自旋轨道耦合电阻信号rxy(输出信号)随输入电流i改变方向而翻转；当v＝-3v时，自旋轨道耦合信号不随输入电流i改变方向而翻转，故可视该第二实施例的逻辑器件为n型自旋逻辑器件。

从该特性图中可得，可以通过使输入电流i处在两种电压对应的自旋轨道耦合的临界翻转电流之间(即i12＜i＜i22)，使该逻辑器件进行逻辑运算工作，第一实施例的逻辑器件可以称为p型自旋逻辑器件，当输入电流i大于i12小于i22时，输入电流i为该n型逻辑器件的正常工作电流。

同样地，该第二实施例的逻辑器件中铁磁层130的初始磁矩方向向上。图5b即为此初始状态下的第二实施例的逻辑器件的真值表，根据输入电流i和输入电压v的方向(正负)变换，通过检测重金属层120的电极163的反常霍尔电压获得其输出信号rn。

图6为本实用新型实施例的逻辑器件的制作流程图，制作方法包括：

s10对衬底进行清洁；

s20制备重金属层；

s30对重金属层进行加工，形成十字结构；

s40在十字结构的外侧端制备电极；

s50制备铁磁层；

s60制备多铁层；

s70制备氧化物层；

其中，在制备氧化物层时，可通过控制氧化物层的氧化状态，使氧化物层呈过氧化态或欠氧化态，以分别形成p型逻辑器件或n型逻辑器件。

以下制作方法中将选用金属ta作为重金属层120的材料，选用pt作为电极的材料，选用co32fe48b20作为铁磁层的材料，选用bifeo3作为多铁层的材料，选用al的氧化物作为氧化物层的材料。各层的材料选择仅为示例，当然地，还可选用说明书上文中所提及的其他可替换材料，同样也可通过相同或类似的方法制成本实用新型所描述的逻辑器件。

s10对衬底进行清洁。使用超声波清洗机对衬底110进行清洗。将衬底110浸入丙酮和甲醇中进行超声波清洗，每次10min，共清洗三次；接着将衬底110浸入酒精中进行超声波清洗；最后用去离子水超声清洗。用氮气枪将衬底110吹干以备下一步骤使用。

s20制备金属层。在清洁后的衬底上制备重金属层120，重金属层120例如选用金属ta制成，具体地，通过磁控溅射在衬底上生长约5nm厚的金属ta薄膜，进一步地，依次通过放样、抽真空、电磁溅射和取样四个步骤完成整个磁控溅射。磁控溅射中所涉及的参数包括：溅射室本底的真空度须高于10^-5pa，电磁溅射的温度为室温，溅射气压为0.1-1.5pa。

s30对重金属层进行加工，形成十字结构。将制备的重金属层120利用负胶进行电子束曝光，再对其进行超声波清洗，之后再分别进行涂胶和加热，用电子束直写系统进行电子束曝光并显影定影，用氩离子束刻蚀除去没有光刻胶保护的部分，最后，经过丙酮浸泡和超声波清洗除去负胶，留下如图2所示的80×10μm的双十字结构(hallbar结构)。

s40在十字结构(双十字结构)的外侧端制备电极。电极例如采用电子束曝光加磁控溅射的方式制成，具体地，如选用pt作为电极材料，将经过步骤s30后的半成品进行超声波清洗，之后分别进行涂胶和加热，用电子束直写系统进行电子束曝光并显影定影，再通过丙酮浸泡和超声波清洗除去曝光部分的正胶部分，留下凹坑以生长电极；利用磁控溅射的方法进行电极填埋，依次通过放样、抽真空、电磁溅射和取样四个步骤完成整个磁控溅射，形成相应的电极。

具体地，磁控溅射中所涉及的参数包括：溅射室本底的真空度须高于10^-5pa，电磁溅射的温度为室温，溅射气压为0.1-1.5pa，制备的pt电极的薄膜厚度约为5nm。最后将被电极填埋的半成品经过丙酮浸泡和超声波清洗除去多余的光刻胶和绝缘层，留下重金属层120的十字结构以及pt电极。

s50制备铁磁层。通过磁控溅射在经过步骤s40后的半成品上生长约1nm厚的co32fe48b20薄膜，同样通过放样、抽真空、电磁溅射和取样四个步骤完成整个磁控溅射。磁控溅射中所涉及的参数包括：溅射室本底真空度须高于10^-5pa，溅射温度为室温，溅射气压为0.1-1.5pa。

s60制备多铁层。多铁层采用激光脉冲沉积而成，具体地，通过放样、抽真空、加热、发射激光脉冲以及冷却取样五个步骤制备多铁层，多铁层的厚度约2nm。制备多铁层所涉及的参数包括：沉积室本底真空度须高于10^-4pa，沉积时氧气压为1pa-10pa，沉积温度为700—750℃，沉积时激光脉冲的能量为100mj-400mj,激光频率为1-5hz。

其中，多铁层与铁磁层形成的交换偏置场，该逻辑器件自身即可提供弱偏置磁场，无需提供外磁场进行磁存储。

s70制备氧化物层；通过磁控溅射在多铁层上生长约1.5nm厚的金属al，同样通过放样、抽真空、电磁溅射和取样四个步骤完成整个磁控溅射步骤。磁控溅射工艺中的基本参数包括：溅射室本底真空度须高于10^-5pa，电磁溅射温度为室温，溅射气压为0.1-1.5pa，在多铁层上生长金属al后，再在4pa的压强和30w的功率下，使生长的金属al暴露于o2等离子体种，以根据不同的氧化时间tox，形成不同氧化程度的氧化物层150。

进一步地，由于重金属层120的电阻rxy反应铁磁层130中磁矩在纵向z方向上的分量，可利用外磁场对逻辑器件中铁磁层130的磁矩进行初始化，使初始磁矩方向向上或向下。

该逻辑器件利用输入电压v即可调控铁磁层的磁矩方向而不需要借助外磁场，即可以通过施加输入电压v初始化逻辑器件的信号；且该逻辑器件利用电磁自旋轨道耦合效应，通过电场调控自旋轨道耦合临界电流，可以有效降低该逻辑器件的能耗。

图7a和图7b分别为本实用新型逻辑组件的第一实施例和第二实施例的示意图，如图7a所示，将一个具有过氧化态氧化物层151的p型逻辑器件与一个具有欠氧化态氧化物层152的n型逻辑器件相串联，具体地，两逻辑器件的重金属层以及氧化物层分别串联连接，p型逻辑器件在前，n型逻辑器件在后，p型逻辑器件的重金属层120中与输入电极161相对的电极162与n型逻辑器件的输入电极161电连接，p型逻辑器件和n型逻辑器件的氧化物层均与输入电压v相连，可以通过改变输入电压v的方向，选择性的控制其中一种逻辑器件。

具体地，当两逻辑器件的铁磁层130的初始磁矩方向相同且均向上时，当输入电流i(例如i＝12ma)同时满足p型自旋逻辑器件的正常工作电流和n型自旋逻辑器件的正常工作电流，则可以通过改变输入电压v的方向由输入电流i选择性控制p型逻辑器件的状态或n型逻辑器件的状态，从而实现逻辑器件的互补功能，对应地，该逻辑组件具有逻辑互补功能。

如图7b所示，同样将一个具有过氧化态氧化物层151的p型逻辑器件与一个具有欠氧化态氧化物层152的n型逻辑器件相串联，连接方式与图7a相类似，但此实施例中n型逻辑器件在前，p型逻辑器件在后，两逻辑器件的铁磁层130的初始磁矩方向相同且均向下，同样地，该实施例也可实现相应的逻辑互补功能。

图示中仅为一个p型逻辑器件与一个n型逻辑器件相串联组成的逻辑组件，当然地，逻辑组件也可由多个p型逻辑器件和多个n型逻辑器件采用类似的方式串联组成，两种逻辑器件的排列顺序也可根据情况进行调整，进一步地，铁磁层130的磁矩初始方向也可根据需求进行相应调整。

图8为本实用新型实施例的逻辑组件所对应的真值表，该真值表中分别记录了铁磁层130的磁矩初始方向向上(↑)和磁矩初始方向向下(↓)时，不同输入情况下，n型逻辑器件和p型逻辑器件的输出。

对比图7a与图7b所示的逻辑组件的第一实施例和第二实施例，结合图8的真值表，在如图7a所示的逻辑组件的第一实施例中，当输入电流iin(例如iin＝12ma)同时满足p型自旋逻辑器件的正常工作电流和n型自旋逻辑器件的正常工作电流时，仅能在输入电流iin为反向时实现组件中的单个逻辑器件输出为0，具体地，当iin＝12ma且为反向，电压v也为反向时，对应的输出rp＝0，rn＝1，当iin＝12ma且为反向，电压v为正向时，对应的输出rp＝1，rn＝0，其余iin＝12ma的情况下，无论其正反向，以及电压v的正反向，对应的输出rp和rn均为1。该第一实施例的逻辑组件可通过控制输入电流和输入电压，以使组件中的指定类型的逻辑器件输出为0。

在如图7b所示的逻辑组件的第二实施例中，当输入电流iin(例如iin＝12ma)同时满足p型自旋逻辑器件的正常工作电流和n型自旋逻辑器件的正常工作电流时，仅能在输入电流iin为正向时实现组件中的单个逻辑器件输出为1，具体地，当iin＝12ma且为正向，电压v为反向时，对应的输出rp＝1，rn＝0，当iin＝12ma且为正向，电压v也为正向时，对应的输出rp＝0，rn＝1，其余iin＝12ma的情况下，无论其正反向，以及电压v的正反向，对应的输出rp和rn均为0。该第二实施例的逻辑组件可通过控制输入电流和输入电压，以使组件中的指定类型的逻辑器件输出为1。

进一步地，如图8所示的真值表中还列出了逻辑器件的初始化以及信息擦除操作，初始化和信息擦除：当输入电流i(如i＝15ma)满足既大于p型自旋逻辑器件的正常工作电流，又大于n型自旋逻辑器件的正常工作电流时，无论电压是正向反向，两种器件都会同时受到控制，从而通过此输入电流对逻辑器件进行初始化和/或信息擦除，对应的逻辑组件也允许同时初始化和擦除各逻辑器件中所有信息。当然地，该逻辑组件中的两种逻辑器件的铁磁层的初始磁矩方向也可相反，同样可以对照此真值表获得其输入与输出。

本实用新型提供的逻辑器件，具有以下优点或有益效果：通过采用云母单晶薄片、聚醚砜(pes)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pi)等柔性材料制作衬底，使对应的逻辑器件与传统器件相比具有更轻便、抗挤压、可弯曲等优点；

该逻辑器件可根据需要调整其氧化物层的氧化状态，从而形成所需的n型或p型逻辑器件，以执行n型或p型逻辑功能。该逻辑器件所对应的制作方法也具有很强的实用性。

进一步地，通过两种逻辑器件组合而成的逻辑组件，其可直接执行n型、p型逻辑功能，集n型、p型逻辑功能于一体，并具有两种器件信息的同时初始化和擦除功能，且操作方便快捷，逻辑组件的逻辑互补性也进一步增强了其可靠性。

基于本实用新型提供的逻辑组件，其不仅有互补逻辑运算功能，还有信息初始化或擦除功能，在多功能或可编程自旋逻辑器件领域具有广阔的应用前景。

本实用新型通过采用多铁材料来实现电场对自旋轨道耦合临界电流的调控，使得对应的逻辑器件可以在室温下对自旋轨道耦合信号进行有效调控。

利用不同氧化态界面(氧化物层)改变逻辑器件的效应，使输入电压(电场)的正负对自旋轨道耦合临界电流的调控程度产生差异，从而可达到n型或p型逻辑运算功能，获得轻便、便携、低功耗的逻辑器件，还可基于此逻辑器件制作出可快速读写及高存储密度的存储器件。

上述实施例只是本实用新型的举例，尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例和附图所公开的内容。