[發明專利]垂直磁化自旋軌道磁性元件

有效

• 申請號: 201610951574.6
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN107689415B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 李欣翰;楊姍意;陳佑昇;張耀仁
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

1.一種垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，包括：

重金屬層，該重金屬層設置在第一阻絕層上；

磁隧道結，設置于該重金屬層上；

第一反鐵磁層；

第一阻絕層，設置于該磁隧道結與該第一反鐵磁層之間，且設置在第一外漏場施加層上；以及

第一外漏場施加層，設置于該第一反鐵磁層與該第一阻絕層之間，產生平行于膜面的外漏磁場，

其中該第一反鐵磁層接觸該第一外漏場施加層以定義該第一外漏場施加層所產生的磁矩方向，該重金屬層與該第一阻絕層具備相同的一第一膜面面積，且該磁隧道結具備第二膜面面積，其中該第一膜面面積大于該第二膜面面積。

2.如權利要求1所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，該第一外漏場施加層以及該第一反鐵磁層具備第三膜面面積，其中該第二膜面面積等于該第三膜面面積。

3.如權利要求1所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，該第一外漏場施加層以及該第一反鐵磁層具備相同的第三膜面面積，其中該第三膜面面積小于該第一膜面面積且大于該第二膜面面積。

4.如權利要求1所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，其中該第一外漏場施加層以及該第一反鐵磁層具備相同的第三膜面面積，其中該第三膜面面積等于該第一膜面面積。

5.如權利要求1所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，其中該第一外漏場施加層以及該第一反鐵磁層具備相同的第三膜面面積，其中該第三膜面面積大于該第一膜面面積。

6.如權利要求1所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，還包括：

第二阻絕層，設置在該磁隧道結上；

第二反鐵磁層；

第二外漏場施加層，設置在該第二阻絕層上，其中該第二反鐵磁層設置在該第二外漏場施加層上。

7.如權利要求6所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，其中該重金屬層、該第一阻絕層、該第一外漏場施加層以及該第一反鐵磁層具備相同的第一膜面面積，且該磁隧道結、第二阻絕層、第二反鐵磁層以及第二外漏場施加層具備第二膜面面積，其中該第一膜面面積大于該第二膜面面積。

8.如權利要求1所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，其中該第一阻絕層的材料為氧化鎂、氧化鋁、鎂或三者的組合。

9.如權利要求1所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，其中該第一反鐵磁層經預定溫度的場退火處理以固定該第一外漏場施加層所產生的該磁矩方向，該第一外漏場施加層由反鐵磁材料構成，該反鐵磁材料為白金錳、氧化錳、錳鐵、氧化鉻或上述四者的組合。

10.如權利要求1所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，其中該重金屬層從電極接點接收輸入電流以產生自旋電流，以使該磁隧道結發生磁化翻轉，該重金屬層的材料為鉭、鉑、鎢或上述三者的組合。

11.如權利要求1所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，其中該磁隧道結包括：

自由層；

隧穿阻擋層，設置于該自由層上；

固定層，設置于該隧穿阻擋層上。

12.如權利要求11所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，其中該自由層的材料為具有垂直異相性的鐵磁材料，該自由層的磁矩矢量為垂直于膜面而排列。

13.如權利要求11所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其特征在于，其中該自由層為由多層鐵磁材料形成的復合結構。

14.如權利要求11所述的垂直磁化自旋軌道磁性元件，其中該隧穿阻擋層為氧化鎂、氧化鋁、鎂或三者的組合。