[發明專利]磁性結、設置磁性結的方法和磁性存儲器

有效

• 申請號: 201711385740.1
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108574041B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 德米特羅·埃帕爾科夫;馮艮;王淑霞;維拉迪默·尼基廷;唐學體
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H10N50/10
• 分類號: H10N50/10;H10N50/01
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 尹淑梅;田野

1.一種可用在磁性裝置中的磁性結，所述磁性結包括：

第一參考層；

第一非磁性間隔層；以及

雜化自由層，包括軟磁性層、硬磁性層以及位于硬磁性層與軟磁性層之間的氧化物耦合層，軟磁性層具有不大于30的第一磁熱穩定系數，硬磁性層具有是第一磁熱穩定系數的至少兩倍的第二磁熱穩定系數，雜化自由層使用穿過磁性結的寫入電流在多個穩定的磁性狀態之間是可切換的。

2.根據權利要求1所述的可用在磁性裝置中的磁性結，其中，磁性結還包括第二非磁性間隔層和第二參考層，所述雜化自由層位于第一非磁性間隔層與第二非磁性間隔層之間，第二非磁性間隔層位于雜化自由層與第二參考層之間。

3.根據權利要求1所述的可用在磁性裝置中的磁性結，其中，氧化物耦合層被配置為使得軟磁性層和硬磁性層以至少0.2erg/cm²且不大于0.8erg/cm²的特征交換能密度進行磁性耦合。

4.根據權利要求3所述的可用在磁性裝置中的磁性結，其中，特征交換能密度為至少0.3erg/cm²且不大于0.5erg/cm²，其中，第一磁熱穩定系數不大于20，其中，軟磁性層位于氧化物耦合層與第一非磁性間隔層之間。

5.根據權利要求1所述的可用在磁性裝置中的磁性結，其中，氧化物耦合層為至少5埃厚且不大于15埃厚。

6.根據權利要求3所述的可用在磁性裝置中的磁性結，其中，氧化物耦合層為至少6埃厚且不大于9埃厚。

7.根據權利要求1所述的可用在磁性裝置中的磁性結，其中，氧化物耦合層包括MgO、MgTiO、MoO、SiO、TiO、TaO、AlO、RuO、NiO、HfO和IrO中的至少一種。

8.根據權利要求1所述的可用在磁性裝置中的磁性結，所述磁性結還包括與硬磁性層相鄰的覆蓋層，所述覆蓋層包括MgO層、HfO、ZrO、TaO層、Mg/Ir層、Mg/Ru層和Mg/Re層中的至少一種，Mg/Ir層、Mg/Ru層和Mg/Re層中的每個是如沉積、經受等離子體處理、原位退火和氧化步驟的雙層。

9.根據權利要求1所述的可用在磁性裝置中的磁性結，其中，雜化自由層還包括：

至少一個減小層，所述至少一個減小層減小硬磁性層與軟磁性層之間的自旋轉移矩。

10.根據權利要求9所述的可用在磁性裝置中的磁性結，其中，所述至少一個減小層包括嵌入在氧化物耦合層內的第一減小層。

11.根據權利要求9所述的可用在磁性裝置中的磁性結，其中，所述至少一個減小層包括在氧化物耦合層的第一界面處的第二減小層。

12.一種磁性存儲器，所述磁性存儲器包括：

多個磁性存儲單元，所述多個磁性存儲單元中的每個包括至少一個磁性結，所述磁性結具有參考層、非磁性間隔層和雜化自由層，所述雜化自由層包括軟磁性層、硬磁性層以及硬磁性層與軟磁性層之間的氧化物耦合層，軟磁性層的第一磁熱穩定系數不大于30，硬磁性層的第二磁熱穩定系數是第一磁熱穩定性系數的至少兩倍，氧化物耦合層被配置成使得軟磁性層和硬磁性層以至少0.3erg/cm²且不大于0.5erg/cm²的特征交換能密度進行磁性耦合，雜化自由層使用穿過磁性結的寫入電流在多個穩定的磁性狀態之間是可切換的；以及

多條位線，與所述多個磁性存儲單元結合。