[發明專利]一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結

在審

• 申請號: 201711249373.2
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107946456A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 趙巍勝;彭守仲;康旺;張有光
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

1.一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其結構從下到上依次為鐵磁層一、勢壘層、鐵磁層二；其特征在于：磁隧道結的橫截面尺寸在1nm到150nm之間，鐵磁層一和鐵磁層二的厚度都大于6nm，且鐵磁層一和鐵磁層二的厚度都大于橫截面尺寸的一半；勢壘層的厚度為0.2-10nm。

2.根據權利要求1所述的一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其特征在于：當鐵磁層二的熱穩定性大于鐵磁層一時，將鐵磁層二作為參考層、鐵磁層一作為自由層；當鐵磁層一的熱穩定性大于鐵磁層二時，將鐵磁層一作為參考層、鐵磁層二作為自由層。

3.根據權利要求1或2所述的一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其特征在于：所述磁隧道結的橫截面形狀是圓形、橢圓形、正方形或者長方形。

4.根據權利要求3所述的一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其特征在于：當橫截面形狀為圓形時，所述的橫截面尺寸是指該圓形的直徑；當橫截面形狀是橢圓形時，所述的橫截面尺寸是指該橢圓形的長軸的長度；當橫截面形狀為正方形時，所述的橫截面尺寸是指該正方形的邊長；當橫截面形狀為長方形時，所述的橫截面尺寸是指該長方形的長邊長度。

5.根據權利要求1或2所述的一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其特征在于：在鐵磁層一下面還有緩沖層和基底的多層薄膜，在鐵磁層二上面還有覆蓋層的多層薄膜。

6.根據權利要求1或2所述的一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其特征在于：所述鐵磁層一和鐵磁層二是指鐵磁材料形成的薄膜層，包括鈷鐵硼CoFeB、鐵硼FeB、鈷鐵CoFe、鐵Fe、鈷Co、Heusler合金Heusler Alloy材料中的一種或幾種材料的組合。

7.根據權利要求6所述的一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其特征在于：所述的CoFeB的元素配比是Co₂₀Fe₆₀B₂₀、Co₄₀Fe₄₀B₂₀或Co₆₀Fe₂₀B₂₀；所述的FeB的元素配比是Fe₈₀B₂₀；所述的CoFe的元素配比是Co₅₀Fe₅₀、Co₂₀Fe₈₀或Co₈₀Fe₂₀；所述的Heusler合金是鈷鐵鋁Co₂FeAl或鈷錳硅Co₂MnSi；這里的數字代表元素的百分比。

8.根據權利要求1或2所述的一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其特征在于：所述勢壘層是指金屬氧化物的絕緣體材料形成的薄膜層，包括鎂氧化物、鋁氧化物、鎂鋁氧化物、鉿氧化物、鉭氧化物、碲化鉍Bi₂Te₃、硒化鉍Bi₂Se₃材料中的一種或幾種材料的組合。

9.根據權利要求8所述的一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其特征在于：鎂氧化物為氧化鎂MgO、鋁氧化物為三氧化二鋁Al₂O₃、鎂鋁氧化物為偏鋁酸鎂MgAl₂O₄。

10.根據權利要求1或所述的一種具有強垂直磁各向異性的磁隧道結，其特征在于：所述的磁隧道結是采用傳統的磁控濺射、分子束外延或原子層沉積方法將各層材料按照從下到上的順序生長在基底或者多層膜上，然后進行光刻、刻蝕的傳統納米器件加工工藝來制備的，每一薄膜層的橫截面積相等。