本發(fā)明屬于電子器件裝置，涉及一種基于磁阻效應(yīng)的電子器件開關(guān)。

背景技術(shù)：

電子開關(guān)是指利用電子元器件和電路實(shí)現(xiàn)通斷控制的單元，傳統(tǒng)的開關(guān)器件均由半導(dǎo)體材料制備而成，例如，最常見的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)可以通過柵電壓控制電流在開態(tài)與關(guān)態(tài)之間自由切換，實(shí)現(xiàn)開關(guān)作用。又如，晶閘管(Thyristor)，它具有整流特性，可以在高電壓、大電流條件下工作，是典型的通過小電流控制大電流通斷的電子元件。

然而，MOSFET作為電子開關(guān)使用時(shí)，其柵介質(zhì)在柵電壓的不斷作用下會(huì)發(fā)生退化，開關(guān)的耐久性并不理想。而晶閘管的工作狀態(tài)是要有載流子參與的大注入狀態(tài)，大量的正負(fù)電荷的產(chǎn)生與消失都需要很長(zhǎng)時(shí)間，所以晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間都較長(zhǎng)，工作頻率也較低。再者，由于這些傳統(tǒng)的開關(guān)器件都是基于半導(dǎo)體材料的，其抗輻射能力弱，在高能粒子入射的情況下，可能出現(xiàn)失效的情況，限制了其在航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問題，本發(fā)明提供了一種基于磁阻效應(yīng)的電子器件開關(guān)，以改善現(xiàn)有的公知技術(shù)。

本發(fā)明的目的在于提供一種基于磁阻效應(yīng)的電子器件開關(guān)。

本發(fā)明的一種基于磁阻效應(yīng)的電子器件開關(guān)包括：有源層、隔離層、控制線；其中，有源層包括源電極、漏電極以及連接二者的導(dǎo)電溝道；隔離層覆蓋有源層；在隔離層上形成與導(dǎo)電溝道方向一致的控制線。當(dāng)控制線中無電流流過時(shí)，不激發(fā)磁場(chǎng)，有源層中的電流從源電極流經(jīng)導(dǎo)電溝道，從漏電極流出，導(dǎo)電溝道中的電子不受洛倫茲力影響，無磁阻現(xiàn)象，開關(guān)處于開態(tài)；當(dāng)控制線中有電流流過時(shí)，激發(fā)出環(huán)形磁場(chǎng)，此時(shí)導(dǎo)電溝道中的電子受到洛倫茲力的影響，發(fā)生偏轉(zhuǎn)而與溝道表面間的散射加劇，致使載流子沿溝道方向的速度損失，出現(xiàn)磁阻現(xiàn)象，有源層中的電流被關(guān)斷，開關(guān)處于關(guān)態(tài)。當(dāng)導(dǎo)電溝道的尺寸越小時(shí)，只需微弱的偏轉(zhuǎn)即可使載流子與界面發(fā)生碰撞，磁阻效應(yīng)反而越大。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述有源層，可以是具有磁阻效應(yīng)的磁性材料，如CoFe、CoFeB、NiFe，也可以是具有磁阻效應(yīng)的半導(dǎo)體材料，如硅、石墨烯；導(dǎo)電溝道的結(jié)構(gòu)可以是單根的一維納米線，也可以是多根一維納米線的并聯(lián)，甚至可以是無限多根納米線并聯(lián)等效成的連續(xù)導(dǎo)電薄膜。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的隔離層，是具有電學(xué)隔離性質(zhì)的介質(zhì)材料，如Al₂O₃、MgO。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的控制線，是具有低電阻率的金屬材料或其復(fù)合疊層，如Al、Ag、Pt、Cu、Ti。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果如下：

1)本發(fā)明提出的電子器件開關(guān)可以采用磁性材料制備，相比于半導(dǎo)體材料而言，不會(huì)受到射線的影響而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，因此具有良好的抗輻射性；

2)本發(fā)明通過在控制線中通斷電流來控制磁場(chǎng)的存在，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)開關(guān)特性，理論上來說可以進(jìn)行無限次的開與關(guān)，具有很好的耐久性；

3)本發(fā)明可以通過增大控制線中的電流強(qiáng)度和減小有源層中的導(dǎo)電溝道尺寸來提高開關(guān)速度；

4)有源層中的導(dǎo)電溝道無論是單根納米線，還是多根納米線并聯(lián)結(jié)構(gòu)，亦或是連續(xù)的導(dǎo)電薄膜，都可以由一條控制線來實(shí)現(xiàn)電流的通斷，開關(guān)效率高；

5)可以通過傳統(tǒng)的集成電路制造技術(shù)將本發(fā)明制備成微型開關(guān)器件，也可以做成大尺寸的分立型電子開關(guān)元件。

附圖說明

圖1為基于磁阻效應(yīng)的電子器件開關(guān)的三維示意圖；

圖2為基于磁阻效應(yīng)的電子器件開關(guān)處于開態(tài)時(shí)的剖面圖；

圖3為基于磁阻效應(yīng)的電子器件開關(guān)處于關(guān)態(tài)時(shí)的剖面圖；

圖4為圖1-3的圖例。

具體實(shí)施方式

根據(jù)下列步驟可以實(shí)現(xiàn)有源層導(dǎo)電溝道為CoFe材料的電子器件開關(guān)：

1)在二氧化硅的基片上淀積一層100nm的CoFe材料作為有源層；

2)通過光刻技術(shù)定義源漏電極和導(dǎo)電溝道，源漏電極一般為微米級(jí)別的大塊圖形，作為流入電流和流出電流的端口；而導(dǎo)電溝道是跨接在源電極和漏電極之間的電子運(yùn)輸通路，其結(jié)構(gòu)可以是單根的一維納米線，也可以是多根一維納米線的并聯(lián)，甚至可以是無限多根納米線并聯(lián)等效成的連續(xù)導(dǎo)電薄膜，要求作為導(dǎo)電溝道的納米線或是薄膜的尺寸要小于源漏電極的尺寸，如納米線的直徑或薄膜的厚度一般為納米級(jí)別；

3)以光刻膠為掩蔽，刻蝕CoFe材料，形成大塊的源漏電極和跨接在源漏電極之間的導(dǎo)電溝道，構(gòu)成源漏電極和導(dǎo)電溝道的材料均為有源層材料(即CoFe)；

4)淀積一層MgO材料作為隔離層，隔離層覆蓋有源層；

5)淀積一層金屬Ti材料，金屬Ti材料覆蓋隔離層；

6)通過光刻技術(shù)定義控制線，控制線一般為與導(dǎo)電溝道方向一致的線狀圖形，作為電流激發(fā)磁場(chǎng)以引起磁阻效應(yīng)的來源；控制線的尺寸越大，其中通以的電流強(qiáng)度就越大，激發(fā)的磁場(chǎng)越強(qiáng)，引起的磁阻效應(yīng)越強(qiáng)；

7)以光刻膠為掩蔽，刻蝕金屬Ti材料，形成與有源層中的導(dǎo)電溝道方向一致的金屬Ti控制線。

本發(fā)明實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。