[發明專利]磁納米元件中利用超薄阻尼層的阻尼控制

無效

• 申請號: 200710180209.0
• 申請日: 2007-10-11
• 公開（公告）號: CN101162757A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 格雷恩·邁耶;曼弗雷德·E·沙貝斯;簡－烏爾里克·蒂勒
• 申請（專利權）人: 日立環球儲存科技荷蘭有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 張波;馬高平

技術領域

本發明總地涉及磁材料。更具體地，本發明實施例涉及磁膜和納米結構、制造磁膜和納米結構的方法、以及使用磁膜和納米結構的裝置。

背景技術

許多現代電子存儲器例如隨機存取存儲器(RAM)和硬盤驅動器被用來存儲和取回數據。在一些情況下，這樣的存儲器可包括鐵磁材料，鐵磁材料可經歷外加磁場，外加磁場可將鐵磁材料的磁化在例如表示兩個邏輯值的兩個穩定取向之間翻轉。通常，當施加到鐵磁材料的磁場從第一值翻轉到第二值時，鐵磁材料的磁化不會立即從第一值翻轉到第二值。例如，鐵磁材料的磁化會經歷磁進動(magnetic?precession)，其中鐵磁材料的磁化振蕩(oscillate)(或“環進(ring)”)，直到穩定在穩態(steady?state)值。

在一些情況下，鐵磁材料的磁化的磁進動會受到材料本征屬性的影響。在施加到材料的磁場已經翻轉之后材料中的磁化達到穩態所需的時間量被描述為所謂的材料的吉爾伯特(Gilbert)磁阻尼系數(a)。如果磁阻尼系數高，則與具有低磁阻尼系數的材料相比，在所施加的磁場翻轉之后材料的磁化可更迅速地到達穩態，導致鐵磁材料的磁化更急劇地轉變到穩態值。

在一些情況下，鐵磁材料的高磁阻尼系數是期望的，例如在磁數據存儲應用中，其中在翻轉條件下鐵磁材料的磁化的銳利轉變是期望的，例如，為了實現高的數據轉移速率和存儲密度。因此，需要具有高的磁阻尼系數的改善的材料、制造該材料的方法、以及包括該材料的裝置。

發明內容

本發明的實施例總地提供一種層系統、制造該層系統的方法、以及利用該層系統的納米級器件。在一實施例中，該方法包括提供一種具有第一層的雙層結構，該第一層包括被摻雜以摻雜劑材料的第一鐵磁材料，該摻雜劑材料選自4d過渡金屬、5d過渡金屬、或4f稀土金屬材料類。該摻雜劑材料可預定提供比該第一鐵磁材料中的本征磁阻尼(damping)更大的該雙層結構中的磁阻尼。對于特定應用，該第一層可小于或等于兩納米厚，但是更大的厚度亦可使用。

一個實施例提供包括第一層和第二層的雙層結構。該第一層包括被摻雜以摻雜劑材料的第一鐵磁材料，該摻雜劑材料選自4d過渡金屬和5d過渡金屬中的一種。該摻雜劑材料預定提供比該第一鐵磁材料中的磁阻尼更大的該雙層結構中的磁阻尼。該雙層結構還包括設置在該第一層上的第二層，其中該第二層包括第二鐵磁材料。

本發明一實施例提供一種形成雙層結構的方法。該方法包括提供第一層，該第一層包括被摻雜以摻雜劑材料的第一鐵磁材料，該摻雜劑材料選自4d過渡金屬、5d過渡金屬、以及4f稀土金屬中的一種。該摻雜劑材料預定提供比該第一鐵磁材料中的磁阻尼更大的該雙層結構中的磁阻尼，且該第一層小于或等于兩納米厚。該方法還包括提供設置于該第一層上的第二層。該第二層包括第二鐵磁材料且該第二層大于或等于兩納米厚。

本發明一實施例還提供一種包括第一層的磁傳感器，該第一層包括被摻雜以摻雜劑材料的第一鐵磁材料，該摻雜劑材料選自4d過渡金屬、5d過渡金屬、以及4f稀土金屬中的一種。該摻雜劑材料預定提供比該第一鐵磁材料中的磁阻尼更大的該雙層結構中的磁阻尼，且該第一層小于或等于兩納米厚。該磁傳感器還包括設置于該第一層上的第二層，其中該第二層包括第二鐵磁材料且該第二層大于或等于兩納米厚。

本發明另一實施例提供一種包括第一雙層結構的磁傳感器。該第一雙層結構包括第一層，該第一層包括被摻雜以第一摻雜劑材料的第一鐵磁材料，該第一摻雜劑材料選自4d過渡金屬、5d過渡金屬、以及4f稀土金屬中的一種。該摻雜劑材料預定提供比該第一鐵磁材料中的磁阻尼更大的該雙層結構中的磁阻尼。該第一雙層結構還包括設置于該第一層上的第二層。該第二層包括第二鐵磁材料。該雙層結構包括在磁傳感器的被釘扎層、磁屏蔽層、以及磁寫極之一中。

本發明的實施例還提供一種三層結構。在一實施例中，該三層結構包括第一、第二和第三層。該第一層包括被摻雜以摻雜劑材料的第一鐵磁材料，該第一摻雜劑材料選自4d過渡金屬、5d過渡金屬、以及4f稀土金屬中的一種。該摻雜劑材料預定提供比該第一鐵磁材料中的磁阻尼更大的該雙層結構中的磁阻尼。該三層結構還包括設置于該第一層上的第二層，其中該第二層包括非磁金屬。該三層結構還包括設置于該第二層上的第三層，其中該第三層包括第二鐵磁材料。

附圖說明