[發明專利]一種磁性元件、存儲器系統及其寫操作方法有效
| 申請號： | 201510737115.3 | 申請日： | 2015-11-03 |
| 公開（公告）號： | CN105355780B | 公開（公告）日： | 2018-12-25 |
| 發明（設計）人： | 刁治濤;李占杰;羅逍 | 申請（專利權）人： | 湖北中部慧易數據科技有限公司 |
| 主分類號： | H01L43/08 | 分類號： | H01L43/08;G11C11/16;H01L43/00 |
| 代理公司： | 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224 | 代理人： | 宋業斌 |
| 地址： | 430074 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 磁性 元件 存儲器 系統 及其 操作方法 | ||
1.一種磁性元件，用于連接半導體晶體管電路的連接部分；其特征在于，所述磁性元件包括：
磁固定層；
非磁性隔離層；
磁自由層，具有垂直于膜平面方向的退磁能和對應于磁性垂直各向異性的各向異性能，該對應于磁性垂直各向異性的各向異性能低于垂直于膜平面方向的退磁能，非磁性隔離層位于磁固定層和磁自由層之間；和
覆蓋層，用于連接所述磁自由層和所述連接部分；
當寫電流通過所述磁性元件時，它的構造使其磁自由層可通過自旋扭矩傳遞效應在穩定的磁性狀態之間切換或開關；
所述磁自由層和所述磁固定層中，至少兩者之一包含多層膜結構；
其中，當磁自由層為多層膜結構時，所述磁自由層的鐵磁層為多層膜結構，且還包括
至少一層覆蓋層，數層的鐵磁層與至少一層的中間層或覆蓋層交錯而成的多層鐵磁層形成磁自由層的邊緣界面，調節中間層或覆蓋層結構使得多層鐵磁層之間的磁耦合為鐵磁或反鐵磁耦合；
當磁固定層為多層膜結構時，所述磁固定層的鐵磁層為多層膜結構，且還包括
至少一層覆蓋層，數層的鐵磁層與至少一層的中間層或覆蓋層交錯而成的多層鐵磁層形成磁固定層的邊緣界面，調節中間層或覆蓋層結構使得多層鐵磁層之間的磁耦合為反鐵磁耦合；
所述磁自由層和所述磁固定層至少包括過渡金屬Co，Fe，或Ni，或它們的二元結晶合金，或三元結晶合金，或由硼或其他非晶形成合金元素加入而形成的無定形非晶合金；
所述中間層和覆蓋層至少包括非磁性金屬Ru，Rh，鉭，鈦，鋯，鉿，Cu，Ag，Au，Pt，Pd，Cr，Mg，Al，Si，或它們之間的合金，或它們的多層膜，或它們的氧化物或它們的氮氧化物。
2.如權利要求1所述的磁性元件，其特征在于，所述非磁性隔離層為隧穿勢壘層。
3.如權利要求1或2所述的磁性元件，其特征在于，所述磁自由層和所述磁固定層還包括磁性休斯勒合金或亞鐵磁性合金。
4.一種磁性元件，用于連接半導體晶體管電路的連接部分；其特征在于，所述磁性元件包括：
磁固定層，
隧穿勢壘層，包括MgO結晶層；
磁自由層，具有垂直于膜平面方向的退磁能和對應于磁性垂直各向異性的各向異性能，該對應于磁性垂直各向異性的各向異性能低于垂直于膜平面方向的退磁能，隧道勢壘層位于磁固定層和磁自由層之間，以及
覆蓋層，用于連接所述磁自由層和所述連接部分；
當寫電流通過該磁性元件時，它的構造使其磁自由層可通過自旋扭矩傳遞效應在穩定的磁性狀態之間切換或開關；
所述磁自由層和所述磁固定層中，至少兩者之一包含多層膜結構；
其中，當磁自由層為多層膜結構時，所述磁自由層的鐵磁層為多層膜結構，且還包括
至少一層覆蓋層，數層的鐵磁層與至少一層的中間層或覆蓋層交錯而成的多層鐵磁層形成磁自由層的邊緣界面，調節中間層或覆蓋層結構使得多層鐵磁層之間的磁耦合為鐵磁或反鐵磁耦合；
當磁固定層為多層膜結構時，所述磁固定層的鐵磁層為多層膜結構，且還包括
至少一層覆蓋層，數層的鐵磁層與至少一層的中間層或覆蓋層交錯而成的多層鐵磁層形成磁固定層的邊緣界面，調節中間層或覆蓋層結構使得多層鐵磁層之間的磁耦合為反鐵磁耦合；
所述磁自由層和所述磁固定層至少包括過渡金屬Co，Fe，或Ni，或它們的二元結晶合金，或三元結晶合金，或由硼或其他非晶形成合金元素加入而形成的無定形非晶合金；
所述中間層和覆蓋層至少包括非磁性金屬Ru，Rh，鉭，鈦，鋯，鉿，Cu，Ag，Au，Pt，Pd，Cr，Mg，Al，Si，或它們之間的合金，或它們的多層膜，或它們的氧化物或它們的氮氧化物。
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