[發明專利]MTJ器件

有效

• 申請號: 201810866682.2
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109065704B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王素梅;羅軍;趙超;王文武;葉甜春
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L43/06
• 分類號: H01L43/06;H01L43/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;謝湘寧

1.一種MTJ器件，其特征在于，包括：

重金屬層（10），形成所述重金屬層（10）的材料具有自旋霍爾效應；

第一磁性層（210），設置于所述重金屬層（10）的一側表面，且所述第一磁性層（210）具有垂直于所述重金屬層（10）表面的磁各向異性；

交換耦合控制層（220），設置于所述第一磁性層（210）遠離所述重金屬層（10）的一側表面；

第二磁性層（230），設置于所述交換耦合控制層（220）遠離所述第一磁性層（210）的一側表面，所述第二磁性層（230）具有垂直于所述重金屬層（10）的磁各向異性，且所述第二磁性層（230）的矯頑力和飽和磁化強度高于所述第一磁性層（210）的飽和磁化強度，

所述交換耦合控制層（220）用于使所述第一磁性層（210）與所述第二磁性層（230）鐵磁耦合，

所述第一磁性層（210）、所述交換耦合控制層（220）和所述第二磁性層（230）構成復合自由層（20），所述MTJ器件還包括非磁性勢壘層（30）和磁性固定層（40），所述非磁性勢壘層（30）設置于所述復合自由層（20）與所述磁性固定層（40）之間。

2.根據權利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，形成所述第一磁性層（210）的材料選自Fe、Co和Ni中的任一種或多種元素的合金，形成所述合金的元素還包括Cu、Pt、Cr和V中的任一種或多種。

3.根據權利要求1或2所述的MTJ器件，其特征在于，所述第一磁性層（210）的厚度為小于2nm。

4.根據權利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，形成所述第二磁性層（230）的材料選自Fe、Co和Ni中的任一種或多種元素的合金。

5.根據權利要求4所述的MTJ器件，其特征在于，形成所述第二磁性層（230）的材料為CoNiCo、CoFeB、CoPt和FePt中的任一種。

6.根據權利要求1、4和5中的任一項所述的MTJ器件，其特征在于，所述第二磁性層（230）的厚度為0.4~1nm。

7.根據權利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述第一磁性層（210）和所述第二磁性層（230）的垂直磁各向異性常數分別在10⁶~10⁷erg/cm³的范圍內。

8.根據權利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，形成所述交換耦合控制層（220）的材料選自Ru、Ta、和Mo中的任一種元素。

9.根據權利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，形成所述重金屬層（10）的材料選自Pt、Ta和W中的任一種或多種元素。