[發明專利]一種自旋極化電流發生器及其磁性裝置

有效

• 申請號: 201711261286.9
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108010549B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 夏鈳;閔泰;郝潤姿;趙京延;王蕾
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16;H01L43/08;H01L43/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種自旋極化電流發生器構成的磁性裝置，其特征在于，包括自旋極化電流發生器和磁性結；

所述自旋極化電流發生器包括：

第一導電層、第二導電層以及位于所述第一導電層和第二導電層之間的反鐵磁層，所述第一導電層、第二導電層和反鐵磁層構成第一導電層-反鐵磁層-第二導電層不對稱層疊結構，電流通過所述不對稱層疊結構時，可以產生自旋極化；在無電流通過時，不產生自旋極化電流；

在所述第一導電層上設有至少一個由反鐵磁層和第二導電層構成的堆疊結構，所述反鐵磁層與第一導電層相鄰；

在相鄰所述堆疊結構的第一導電層上設有磁性結，所述磁性結包括自由磁性層；

電流通過至少一個所述堆疊結構至第一導電層時，產生的自旋極化電流在所述自由磁性層上施加自旋轉矩；

所述自由磁性層的磁矩使用至少由自旋極化電流施加的自旋轉矩來切換，所述自旋極化電流由電流通過至少一個所述堆疊結構至第一導電層而產生；

所述層疊結構的反鐵磁層是單層材料或由多種材料構成的復合層，所述單層材料包括金屬、合金或稀土金屬及其合金；所述復合層由合成反鐵磁材料制成，采用所述合成反鐵磁材料制成的復合層由鐵磁層與間隔層構成。

2.根據權利要求1所述的自旋極化電流發生器構成的磁性裝置，其特征在于，構成所述單層材料的金屬或合金選自Cr，CoRh，FeRh，Cr基合金：CrV、CrMn、CrRe、CrFe、CrRu、CrOs、CrCo、CrRh、CrIr、CrNi、CrPd、CrPt、CrCu、CrAg、CrAu、CrGa、CrIn、CrMnPt、FeNiCr，Mn基合金：CrMn、ReMn、FeMn、RuMn、OsMn、CoMn、RhMn、IrMn、NiMn、PdMn、PtMn、CuMn、AgMn、AuMn、PdPtMn、CoCrMn，以及NiFeCrCo基合金；

所述稀土金屬及其合金選自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一種或多種；

所述稀土金屬合金包括稀土金屬與常規金屬，所述常規金屬選自Y、Fe、Ni、Pd、Al、In、Gd、Sn中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的自旋極化電流發生器構成的磁性裝置，其特征在于，構成所述復合層的鐵磁層材料選自Fe、Co、CoFe、Ni、CoCrPt、CoFeB、(Co/Ni)_p、(Co/Pd)_m、(Co/Pt)_n，其中m、n、p是指多層堆疊的重復次數；

構成所述復合層的間隔層材料選自Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Ru、Os、Rh、Ir、Pt、Cu、Ag、Au中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的自旋極化電流發生器構成的磁性裝置，其特征在于，所述第一導電層和第二導電層分別選自下述不同的金屬或合金材料：

Li、Mg、Al、Ca、Sc、Ti、V、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Tl、Pb、Bi、Po、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一種或多種。

5.根據權利要求1所述的自旋極化電流發生器構成的磁性裝置，其特征在于，所述反鐵磁層的厚度為0.1nm～10nm；所述第一導電層的厚度為1nm～100nm；所述第二導電層的厚度為1nm～100nm；

所述第一導電層的厚度與第二導電層的厚度可以相同或不同。

6.根據權利要求1所述的自旋極化電流發生器構成的磁性裝置，其特征在于，所述第一導電層被一個或多個堆疊結構共有，并且所述第一導電層被一個或多個所述磁性結共有。

7.根據權利要求1所述的自旋極化電流發生器構成的磁性裝置，其特征在于，所述至少一個堆疊結構的第二導電層由不同的導電材料制成，以產生具有不同極化的自旋電流；

所述至少一個堆疊結構的反鐵磁層具有不同的厚度，以產生具有不同極化的自旋電流。