[發明專利]具熱穩定性的自旋軌道扭力式磁性隨存儲存器

有效

• 申請號: 201610264087.2
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN107305923B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 賴志煌;蔡明翰;黃國峰
• 申請（專利權）人: 賴志煌
• 主分類號: H01L43/02
• 分類號: H01L43/02;H01L43/08;B82Y40/00
• 代理公司: 北京泰吉知識產權代理有限公司 11355
• 代理人: 史瞳;許榮文

1.一種具熱穩定性的自旋軌道扭力式磁性隨存儲存器，其特征在于，其包含：

一個基板；及

一個自旋軌道扭力式記憶胞，設置于該基板并具有一磁性自由層，該磁性自由層包括一呈鐵磁性的第一金屬膜、一接觸該第一金屬膜且呈反鐵磁性的第二金屬膜，及一接觸該第一金屬膜并呈一自旋霍爾效應的第三金屬膜；

其中，該第一金屬膜具有一足以使該第一金屬膜呈垂直磁異向性的第一厚度d₁，0.5nm<d₁<1.5nm；

其中，該第二金屬膜具有一足以對該磁性自由層提供有一交換偏移場H_EB的第二厚度d₂，且d₂>6nm，該H_EB是在沿著該第一金屬膜的一難軸對該磁性自由層同時提供有一外加磁場及一交流脈沖電訊號以達該交流脈沖電訊號所產生的一臨界電流密度時所形成；

其中，該第二金屬膜是一未經垂直場退火與非經垂直場鍍膜所構成的IrMn合金膜；

其中，該磁性自由層在達該臨界電流密度時具有一矯頑場H_C，且|H_EB|>|H_C|；

其中，該磁性自由層是經由該交流脈沖電訊號的一正幅值使該第三金屬膜通過該自旋霍爾效應以產生一正向自旋電流，且該正向自旋電流能在該第一金屬膜內提供一正向角動量，以在該交流脈沖電訊號達該臨界電流密度時使該正向自旋電流協同該正向角動量形成一正向有效場，該正向有效場能令該第一金屬膜內的磁矩達成朝上翻轉與朝下翻轉兩者其中一者，同時能令該第一金屬膜與該第二金屬膜界面間的未補償的自旋電子是對應該第一金屬膜達成朝上排列與朝下排列兩者其中一者，以令該第一金屬膜與該第二金屬膜界面間的交換偏移場H_EB是作用于垂直方向；及

其中，該磁性自由層是經由該交流脈沖電訊號的一負幅值使該第三金屬膜通過該自旋霍爾效應以產生一反向自旋電流，且該反向自旋電流能在該第一金屬膜內提供一反向角動量，以在該交流脈沖電訊號達該臨界電流密度時使該反向自旋電流協同該反向角動量形成一反向有效場，該反向有效場能令該第一金屬膜內的磁矩達成朝上翻轉與朝下翻轉兩者其中另一者，同時能令該第一金屬膜與該第二金屬膜界面間的未補償的自旋電子是對應該第一金屬膜達成朝上排列與朝下排列兩者其中另一者，以令該第一金屬膜與該第二金屬膜界面間的交換偏移場H_EB是作用于垂直方向。

2.根據權利要求1所述的具熱穩定性的自旋軌道扭力式磁性隨存儲存器，其特征在于：0.8nm≤d₁<1.2nm，8nm≤d₂≤15nm。

3.根據權利要求2所述的具熱穩定性的自旋軌道扭力式磁性隨存儲存器，其特征在于：該第一金屬膜含有一選自下列所構成的群組的第一金屬：Co、Fe、Ni，及前述第一金屬的組合；該第三金屬膜是由一第二金屬或一經摻雜有一第四金屬的第三金屬所制成，該第二金屬是選自一由下列所構成的群組：Pd、Pt、Ta、Mo及W，該第三金屬是選自一由下列所構成的群組：Cu、Pt、W，及前述第三金屬的組合，該第四金屬是選自一由下列所構成的群組：Ir、Pt、W、Bi，及前述第四金屬的組合。

4.根據權利要求3所述的具熱穩定性的自旋軌道扭力式磁性隨存儲存器，其特征在于：該第一金屬膜是由Co所制成；該第三金屬膜是由Pt所制成。

5.根據權利要求4所述的具熱穩定性的自旋軌道扭力式磁性隨存儲存器，其特征在于：該第三金屬膜具有一第三厚度d₃，1.5nm≤d₃≤8nm。

6.根據權利要求5所述的具熱穩定性的自旋軌道扭力式磁性隨存儲存器，其特征在于：1.5nm≤d₃≤3.0nm。