[發明專利]提供具有熱穩定和易切換磁自由層的磁性結的方法和系統

有效

• 申請號: 201310642181.3
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103855299B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 尤金·陳;德米托·阿帕利科夫
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;G11C11/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張波

1.一種用于磁性器件的磁性結，包括：

被釘扎層；

無磁性隔離物層；以及

自由層，其具有多個子區域，所述多個子區域中的每一個子區域具有磁熱穩定常數，所述多個子區域鐵磁地耦合，使得所述自由層具有總的磁熱穩定常數；所述磁熱穩定常數是這樣的，其使得所述多個子區域中的每一個子區域在操作溫度下是磁熱不穩定的，所述總的磁熱穩定常數是這樣的，其使得所述自由層在所述操作溫度下是磁熱穩定的；

其中，對所述磁性結進行配置，使得當寫入電流通過該磁性結時所述自由層能夠在多個穩定的磁性狀態之間切換。

2.如權利要求1所述的磁性結，其中，所述多個子區域包括插入有至少一個無磁性層的多個磁性層。

3.如權利要求2所述的磁性結，其中，所述多個磁性層具有第一層和第二層，所述第一層具有第一層磁化并且與所述無磁性隔離物層最近，所述第二層具有第二層磁化并且與所述無磁性隔離物層最遠，所述第一層磁化實質上垂直于平面。

4.如權利要求3所述的磁性結，其中，所述第二層具有反平行于所述第一層磁化的第二層磁化，所述第一層磁化的第一量值與所述第二層磁化的第二量值不同。

5.如權利要求3所述的磁性結，其中，在所述自由層中具有疇壁。

6.如權利要求3所述的磁性結，其中，所述第一層磁化實質上平行于所述第二層磁化。

7.如權利要求2所述的磁性結，其中，所述多個磁性層實質上相同。

8.如權利要求1所述的磁性結，其中，所述多個子區域對應于由至少一個晶界隔開的多個晶粒。

9.如權利要求1所述的磁性結，其中，所述多個子區域中的每一個子區域的磁熱穩定常數不大于這樣的數量，該數量是80乘以k_b乘以操作溫度。

10.如權利要求9所述的磁性結，其中，所述數量是40乘以k_b乘以操作溫度。

11.如權利要求1所述的磁性結，其中，所述多個子區域配置為以這樣的順序進行切換，該順序不依賴到無磁性隔離物層的距離。

12.一種磁性存儲器，包括：

多個磁性存儲單元，所述多個磁性存儲單元中的每一個磁性存儲單元包括至少一個磁性結，所述至少一個磁性結包括被釘扎層、無磁性隔離物層和具有多個子區域的自由層，所述多個子區域中的每一個子區域具有磁熱穩定常數，所述多個子區域鐵磁地耦合，使得所述自由層具有總的磁熱穩定常數；所述磁熱穩定常數是這樣的，其使得所述多個子區域中的每一個子區域在操作溫度下是磁熱不穩定的，所述總的磁熱穩定常數是這樣的，其使得所述自由層在所述操作溫度下是磁熱穩定的，對所述磁性結進行配置，使得當寫入電流通過該磁性結時所述自由層能夠在多個穩定的磁性狀態之間切換；以及

多條位線，其與所述多個磁性存儲單元耦合。

13.如權利要求12所述的磁性存儲器，其中，所述多個子區域包括插入有至少一個無磁性層的多個磁性層。

14.如權利要求13所述的磁性存儲器，其中，所述多個磁性層具有第一層和第二層，所述第一層具有第一層磁化并且與所述無磁性隔離物層最近，所述第二層具有第二層磁化并且與所述無磁性隔離物層最遠，所述第一層磁化實質上垂直于平面。

15.如權利要求14所述的磁性存儲器，其中，所述第二層具有反平行于所述第一層磁化的第二層磁化，所述第一層磁化的第一量值與所述第二層磁化的第二量值不同。

16.如權利要求14所述的磁性存儲器，其中，在所述自由層中具有疇壁。