一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法及磁电异质结

本发明属于磁电耦合器件领域，尤其涉及一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法及磁电异质结。

背景技术：

1、功能氧化物薄膜以其优良的性能在信息、医疗、军工、航空航天等众多关键领域的核心电子器件中被广泛应用，如传感器、存储器、逻辑门、微波器件等。功能氧化物磁电异质结构中应力调控材料物性是实现上述多种功能器件的基础。然而由于外延生长的本征特性，目标材料晶体取向被外延衬底固定，限制了施加应力的大小与模式。因此，如何自由地施加应力来引发功能氧化物晶体结构变化，进而操纵其关键物性并实现特定功能是目前亟待解决的重要问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法及磁电异质结，以解决目标材料晶体取向被外延衬底固定，限制了施加应力的大小与模式的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，包括：

4、在衬底上依次外延生长的单晶牺牲层和铁磁单晶层，得到单晶薄膜；

5、将单晶薄膜粘合在长有电极的压电单晶基片上，测量外延衬底边沿与压电单晶基片边沿夹角，并扭转薄膜调整至所需角度；

6、使用去离子水溶解单晶牺牲层以将外延衬底与目标薄膜分离，得到转角磁电异质结。

7、进一步的，在衬底上依次外延生长的单晶牺牲层和铁磁单晶层：

8、将热台放置于脉冲激光沉积系统中依次进行抽真空、加热、通氧气、预溅射、沉积生长、原位退火步骤，依次外延生长牺牲层sr3al2o6与目标铁磁氧化物薄膜。

9、进一步的，衬底准备：将单晶衬底依次使用丙酮、乙醇超声清洗，用氮气吹干残余液体，使用银浆将基片粘贴于脉冲激光沉积系统的热台表面，并在120℃下烘干5分钟。

10、进一步的，单晶衬底为钛酸锶srtio3或镧锶铝钽lsat。

11、进一步的，将单晶薄膜粘合在长有电极的压电单晶基片上：

12、将高杨氏模量的树脂胶涂抹于沉积有电极的压电基片表面，将外延生长的目标薄膜直接粘贴在压电基片表面，固化后测量外延衬底边沿与压电基片边沿夹角，并扭转薄膜调整至所需角度。

13、进一步的，压电基片电极制备：将压电基片置于样品托盘，放入磁控溅射系统依次进行抽真空、溅射沉积步骤，在其上下表面进行电极沉积。

14、进一步的，压电单晶基片选取pmn-pt、pzn-pt或pzt，切向为001、011或111，各类压电单晶材料具备不同的压电系数，不同切向具备不同的压电应变模式。

15、进一步的，固化后使用去离子水溶解单晶牺牲层以将外延衬底与目标薄膜分离：

16、将固化样品去掉模具，置于去离子水中溶解3-6h，待牺牲层完全溶解取出并用氮气吹干表面，得到转角磁电异质结。

17、进一步的，树脂胶固化：使用模具在粘合结构上下表面施加压力，并将该结构置于100-120℃环境下加热10-30min，使树脂胶完全固化；树脂胶厚度介于1-10um。

18、进一步的，一种磁电异质结，基于一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法制成。

19、与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

20、本发明提供了一种转角磁电单晶异质结异质结构的制备工艺，可经由外延生长、薄膜转角结合与牺牲层溶解等步骤制备新型氧化物异质层状复合结构，以实现可编辑应力模式对目标薄膜磁性能的调控。

21、进一步的，借助本发明所提供的转移方法，所用铁磁单晶薄膜其取向可任意选取，所用压电单晶衬底其材料与切向亦可自由选取，极大地拓宽了材料选择与可调物理效应的范围。

22、进一步的，粘合过程中铁磁单晶薄膜与压电基片间可任意扭转，因此可以改变目标薄膜所受压电应变模式，从而改变异质结磁电耦合效应。

技术特征：

1.一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，其特征在于，在衬底上依次外延生长的单晶牺牲层和铁磁单晶层：

3.根据权利要求2所述的一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，其特征在于，衬底准备：将单晶衬底依次使用丙酮、乙醇超声清洗，用氮气吹干残余液体，使用银浆将基片粘贴于脉冲激光沉积系统的热台表面，并在120℃下烘干5分钟。

4.根据权利要求3所述的一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，其特征在于，单晶衬底为钛酸锶srtio3或镧锶铝钽lsat。

5.根据权利要求1所述的一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，其特征在于，将单晶薄膜粘合在长有电极的压电单晶基片上：

6.根据权利要求5所述的一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，其特征在于，压电基片电极制备：将压电基片置于样品托盘，放入磁控溅射系统依次进行抽真空、溅射沉积步骤，在其上下表面进行电极沉积。

7.根据权利要求6所述的一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，其特征在于，压电单晶基片选取pmn-pt、pzn-pt或pzt，切向为001、011或111，各类压电单晶材料具备不同的压电系数，不同切向具备不同的压电应变模式。

8.根据权利要求5所述的一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，其特征在于，固化后使用去离子水溶解单晶牺牲层以将外延衬底与目标薄膜分离：

9.根据权利要求8所述的一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法，其特征在于，树脂胶固化：使用模具在粘合结构上下表面施加压力，并将该结构置于100-120℃环境下加热10-30min，使树脂胶完全固化；树脂胶厚度介于1-10um。

10.一种磁电异质结，其特征在于，基于权利要求1至9任意一项所述的方法制成。

技术总结
一种转角结合磁电单晶异质结的制备方法及磁电异质结，包括：在衬底上依次外延生长的单晶牺牲层和铁磁单晶层，得到单晶薄膜；将单晶薄膜粘合在长有电极的压电单晶基片上，测量外延衬底边沿与压电单晶基片边沿夹角，并扭转薄膜调整至所需角度；使用去离子水溶解单晶牺牲层以将外延衬底与目标薄膜分离，得到转角磁电异质结。本发明提供了一种转角磁电单晶异质结异质结构的制备工艺，可经由外延生长、薄膜转角结合与牺牲层溶解等步骤制备新型氧化物异质层状复合结构，以实现可编辑应力模式对目标薄膜磁性能的调控。

技术研发人员：刘明,董国华,杨冠南,彭斌,赵亚楠,胡忠强
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16