[發明專利]磁阻隧道結磁性器件及其在磁性隨機存取存儲器中的應用

有效

• 申請號: 200680038128.0
• 申請日: 2006-10-13
• 公開（公告）號: CN101288186A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: B·迪耶尼;A·維耶夫;J·富爾－萬桑;P·瓦蘭;M·雅梅;Y·薩姆森
• 申請（專利權）人: 原子能源局;國家科學研究中心
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;G11C11/15;G11C11/16;H01L27/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 戈泊

1、一種包含磁阻隧道結(100)的磁性器件，其中磁阻隧道結(100)包括：

具有固定磁化方向的基準磁性層(120)；

具有可變磁化方向的存儲磁性層(110)；和

作為隧道勢壘的中間層(130)，中間層(130)實質是半導電或電絕緣的，并將基準磁性層(120)與存儲磁性層(110)分隔開；

該器件的特征在于，中間層(130)的電勢分布圖在所述層(130)的厚度中是非對稱的，以便產生作為施加電壓函數的非對稱的電流響應。

2、如權利要求1所述的器件，其特征在于，作為隧道勢壘的中間層(130)包括在其厚度內，在與存儲磁性層(110)相距第一距離(e₁)，與基準磁性層(120)相距第二距離(e₂)處的薄層(133，134)，該薄層(133，134)由與構成中間層的其它部分(131，132)材料不同的金屬或半導電材料組成，以便在隧道勢壘中產生局部的非對稱的勢阱。

3、如權利要求2所述的器件，其特征在于，所述薄層(133)具有1到2個原子層面的厚度。

4、如權利要求12所述的器件，其特征在于，所述的薄層(134)具有部分原子層面的厚度。

5、如權利要求2到4中任一項所述的器件，其特征在于，第二距離(e₂)的值與第一距離(e₁)的值不同。

6、如權利要求2到5中任一項所述的器件，其特征在于，中間層的其它部分(131，132)在該薄層(133，134)的任一側包含不同的絕緣或半導電材料。

7、如權利要求1所述的器件，其特征在于，所述的作為隧道勢壘的中間層(130)在其厚度內包含摻雜區(135，136)，摻雜區(135，136)與存儲磁性層(110)相距第一距離(e₁)，與基準磁性層(120)相距第二距離(e₂)，其中第二距離具有不同于第一距離(d1)的值，摻雜區(135，136)通過插入與構成中間層的其它部分(131，132)材料不同的材料而被摻雜，以便在摻雜區中形成在隧道勢壘內局部的非對稱的勢阱。

8、如權利要求7所述的器件，其特征在于，第一距離和第二距離(e₁，e₂)之一為零，使得摻雜區(136)和中間層(131)與基準磁性層(120)和存儲磁性層(210)間的兩個外界面中的一個接觸。

9、如權利要求1所述的器件，其特征在于，作為隧道勢壘的中間層(130)包含至少一個第一絕緣或半導電材料的第一層(131)與至少一個第二絕緣或半導電材料的第二層(132)的堆疊，其中第一層(131)具有第一厚度(e₁，e₂)，第二層(132)具有第二厚度(e₂)，第二絕緣或半導電材料不同于第一材料。

10、如權利要求9所述的器件，其特征在于，第二厚度(e₂)具有不同于第一厚度(e₁)的值。

11、如權利要求1到10中任一項所述的器件，其特征在于，所述的中間層(130)包含氧化鋁。

12、如權利要求11和權利要求2到6中的任一項所述的器件，其特征在于，構成所述的薄層(133，134)的材料選自鋁、金、銀、硅和鍺。

13、如權利要求1到10中的任一項所述的器件，其特征在于，所述的中間層包含氧化鎂。

14、如權利要求13和權利要求2到6中的任一項所述的器件，其特征在于，構成所述的薄層(133，134)的材料選自鉻、釕，鉭、金、銀、硅和鍺。

15、如權利要求1到14中任一項所述的器件，其特征在于，作為隧道勢壘的中間層(130)的厚度在1納米到3納米的范圍內。

16、如權利要求7或8所述的器件，其特征在于，作為隧道勢壘的中間層(130)的厚度在2納米到3納米的范圍內，其特征還在于，摻雜區(136)的厚度在0.5納米到1納米的范圍內。