[發明專利]一種對磁多疇態進行調控的方法

有效

• 申請號: 201410089942.1
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103824588B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 畢沖;龍世兵;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G11C11/14
• 分類號: G11C11/14;G11C11/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

1.一種對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，該方法是在磁性薄膜中通入電流的同時，施加一個磁場強度為0至4×10⁵A/m的外磁場來調控磁性薄膜的磁化狀態，其中電流用于推動磁性薄膜磁多疇態中磁疇的移動，外磁場用于調控磁性薄膜中新磁疇的產生和已有磁疇在移動過程中的狀態，從而使磁性薄膜處于一個穩定的磁多疇態；

其中，所述磁多疇態至少包括兩個磁疇，對磁多疇態進行調控是指同時對兩個或兩個以上的磁疇進行調控，即對向上向下兩種磁疇的比例進行控制，使磁性薄膜中兩種磁疇的比例處于一個穩定值，這個穩定值對應于一個固定的磁多疇態。

2.根據權利要求1所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，所述在磁性薄膜中通入的電流是以平行于磁性薄膜表面的方向向磁性薄膜中通入，或者是以垂直于磁性薄膜表面的方向向磁性薄膜中通入。

3.根據權利要求2所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，所述電流以平行于磁性薄膜表面的方向通入時，所述磁性薄膜是依附在由任意材料構成的薄膜層上，且不需要與其依附的薄膜層具有同樣的面積大小。

4.根據權利要求2所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，所述電流以垂直于磁性薄膜表面的方向通入時，所述磁性薄膜為磁性隧道結結構的自由翻轉層或自旋閥結構的自由翻轉層，在這兩種結構的自由翻轉層中，釘扎住的磁性薄膜層能夠導致施加到自由翻轉層的電流為自旋極化的電流。

5.根據權利要求1所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，所述外磁場是通過在磁性薄膜附近生長鐵磁層或放置永磁體來實現的，或者是通過與磁性薄膜相鄰材料中的電流產生的奧斯特場或傳統硬盤中的移動磁頭來實現的。

6.根據權利要求5所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，所述外磁場方向與電流方向在空間范圍內呈任意角度。

7.根據權利要求6所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，當所述外磁場方向與電流方向不垂直時，多疇態是通過電流的極性和外磁場同時來調控。

8.根據權利要求1所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，當在磁性薄膜中通入的電流密度小于1×10⁴A/cm²時，外磁場和電流調控具有一定的磁滯效應，當電流密度大于1×10⁴A/cm²時，磁滯現象消失，將給出確定的多疇態。

9.根據權利要求1所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，所述磁性薄膜是單一鐵磁材料，或是鐵磁合金，或是多層鐵磁薄膜構成的超晶格結構。

10.根據權利要求1所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，當電流控制磁疇的狀態時，磁疇是通入的電流產生的，或者是磁性薄膜本身固有缺陷導致的，或者是通過特殊幾何結構設計產生的，或者是通過另外施加的外磁場引入的。

11.根據權利要求10所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，所述通過特殊幾何結構設計產生磁疇，是將鐵磁層做成含有T字形狀的，則在拐角處形成磁疇；或者是將在需要磁疇的位置的鐵磁層厚度加大，或在需要磁疇的位置鍍上其他鐵磁層，則在需要磁疇的位置形成磁疇。

12.根據權利要求1所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，該方法還包括在被調控磁性薄膜的一側或兩側生長一層重金屬層來改善磁化狀態的調控效率。

13.根據權利要求12所述的對磁多疇態進行調控的方法，其特征在于，所述重金屬層是Pt、Au、Ta或W中的一種。