[發明專利]MTJ單元及STT-MRAM

有效

• 申請號: 201710115591.0
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN108511602B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 簡紅;蔣信
• 申請（專利權）人: 中電海康集團有限公司;浙江馳拓科技有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L27/22;G11C11/16
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 趙囡囡;吳貴明

1.一種MTJ單元，其特征在于，所述MTJ單元包括：

參考層(2)，所述參考層(2)的材料包括鐵磁材料和非磁金屬材料，所述參考層(2)具有垂直磁各向異性；

雙勢壘結構(3)，設置在所述參考層(2)的表面上，且所述雙勢壘結構(3)包括沿遠離所述參考層(2)的方向依次設置的第一絕緣層(31)、量子阱層(32)和第二絕緣層(33)，所述第一絕緣層(31)的材料的禁帶寬度為η₁，所述量子阱層(32)的材料的禁帶寬度為η₂，所述第二絕緣層(33)的材料的禁帶寬度為η₃，η₂＜η₁，η₂＜η₃，當所述雙勢壘結構(3)兩端的電壓達到預定值時，入射所述雙勢壘結構(3)的電子與所述量子阱層(32)中的量子阱態能級發生共振，入射電子通過共振隧穿通過所述雙勢壘結構(3)；以及

自由層(4)，設置在所述第二絕緣層(33)的遠離所述量子阱層(32)的表面上，所述自由層(4)的材料包括鐵磁材料和非磁金屬材料，所述自由層(4)具有垂直磁各向異性，

所述量子阱層(32)選自Si層、Ge層、SiC層、AlAs層、AlSb層、GaN層、GaP層、GaAs層、InN層、InP層、InAs層、InSb層、TiO₂層與SiSn層中的一層或多層形成的復合層，

所述第一絕緣層(31)和所述第二絕緣層(33)各自獨立地選自鎂氧化合物層、硅氧化合物層、硅氮化合物層、鋁氧化合物層、鎂鋁氧化合物層、鈦氧化合物層、鉭氧化合物層、鈣氧化合物層與鐵氧化合物層中的一層或多層形成的復合層。

2.根據權利要求1所述的MTJ單元，其特征在于，所述量子阱層(32)的材料為半導體材料，且所述半導體材料的禁帶寬度在0.1～4eV之間。

3.根據權利要求1所述的MTJ單元，其特征在于，所述量子阱層(32)的厚度在0.5～20nm之間。

4.根據權利要求1所述的MTJ單元，其特征在于，所述第一絕緣層(31)和/或所述第二絕緣層(33)的厚度在0.5～5nm之間。

5.根據權利要求1所述的MTJ單元，其特征在于，所述MTJ單元還包括：

第一電極層(1)，設置在所述參考層(2)的遠離所述雙勢壘結構(3)的表面上；以及

第二電極層(5)，設置在所述自由層(4)的遠離所述雙勢壘結構(3)的表面上。

6.一種STT-MRAM，包括MTJ單元(01)，其特征在于，所述MTJ單元(01)為權利要求1至5中任一項所述的MTJ單元(01)。