[發明專利]一種基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器及其制造方法

有效

• 申請號: 201210129734.0
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102637939A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 曾中明;張寶順
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01P7/00
• 分類號: H01P7/00;H01P11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，包括磁性多層膜以及與所述磁性多層膜連接的電極，其特征在于，所述磁性多層膜包括：

由非磁性金屬材料構成的種子層；

形成于種子層上的，具有面內平衡磁化狀態的第一磁性層（1）；?

形成于第一磁性層（1）之上的非磁性隔離層(2)?；

形成于非磁性隔離層（2）之上的具有垂直磁化的磁性自由層（3）；

以及，形成于自由層（3）之上的保護層。

2.如權利要求1所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，所述非磁性隔離層優選采用厚度為1.0nm～6.0?nm的非磁性金屬層和/或厚度為0.5?nm～1.0?nm的隧道絕緣層。

3.如權利要求1或2所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，所述非磁性隔離層優選采用無機材料絕緣膜和/或有機材料絕緣膜，所述無機材料絕緣膜至少選自金屬氧化物絕緣膜、金屬氮化物絕緣膜、類金剛石薄膜、EuS薄膜和Ga₂O₃薄膜中的任意一種或兩種以上的組合。

4.如權利要求3所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，所述金屬氧化物或金屬氮化物是由能構成絕緣層的金屬元素經氧化或氮化形成，所述金屬元素至少選自Al、Ta、Zr、Zn、Sn、Nb和Mg中的任意一種或兩種以上的組合。

5.如權利要求1所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，所述第一磁性層(1)?主要由具有面內平衡磁化狀態的磁性材料制成，所述磁性材料優選采用具有磁性的合金和/或化合物。

6.如權利要求5所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，所述磁性材料至少選自3d過渡族磁性金屬或其合金、4f稀土金屬或其合金和半金屬磁性材料中的任意一種或兩種以上的組合；

所述3d過渡族磁性金屬或其合金至少選自Fe、Co、Ni、CoFe、NiFe和CoFeB中的任意一種或兩種以上的組合；

所述半金屬磁性材料至少選自Fe₃O₄、CrO₂、La_0.7Sr_0.3MnO₃和Heussler合金中的任意一種或兩種以上的組合。

7.如權利要求1所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，所述磁性自由層（L2）由具有垂直磁化的鐵磁性材料制成，所述鐵磁性材料至少選自Fe、CoFeB、Co/Pt、Co/Pd、Co/Ni、Cu/Ni和TeFeCoAl中的任意一種或兩種以上的組合。

8.如權利要求1所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，它還包括反鐵磁性層，所述第一磁性層（1）形成于該反鐵磁性層之上。

9.如權利要求8所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，所述反鐵磁性層優選由反鐵磁合金和/或反鐵磁化合物形成；

所述反鐵磁合金至少選自Pt-Mn、Pd-Mn、Fe-Mn、Ir-Mn和Rh-Mn中的任意一種或兩種以上的組合。

10.如權利要求1所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，所述電極包括由非磁性金屬層構成的上、下電極。

11.如權利要求1所述的基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器，其特征在于，所述磁性多層膜為橫向尺寸在100±50?nm的柱狀結構或點接觸結構。

12.如權利要求1所述基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器的制造方法，其特征在，該方法為：采用磁控濺射方法在襯底上自下而上依次形成種子層、第一磁性層（1）、非磁性隔離層（2）、磁性自由層（3）及保護層，再通過微電子工藝將形成的磁性多層膜加工為橫向尺寸在100±50?nm的柱狀或50?nm左右的點接觸結構，其后在磁性多層膜上設置上、下電極，形成目標產物。

13.如權利要求12所述基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器的制造方法，其特征在于，所述襯底優選采用Si/SiO₂襯底。

14.如權利要求12所述基于垂直磁化自由層的自旋微波振蕩器的制造方法，其特征在于，所述微電子工藝包括依次進行的電子束曝光、紫外曝光、薄膜沉淀以及剝離工序。