[發明專利]自旋電子器件、磁存儲器以及電子設備

在審

• 申請號: 201980057546.1
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN112640088A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 能崎幸雄
• 申請（專利權）人: 學校法人慶應義塾
• 主分類號: H01L21/8239
• 分類號: H01L21/8239;H01L27/105;H01L29/82;H01L43/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 于靖帥;楊俊波

提供自旋電子器件、磁存儲器以及電子設備，能夠在不依賴于特定材料的情況下生成大自旋流。自旋電子器件(1)具有導電層(2)、載流子遷移率或電導率比導電層(2)低的導電層(3)、以及導電層(2、3)之間的邊界區域(4)。邊界區域(4)具有載流子遷移率或電導率的梯度，通過由該梯度產生的電子的速度場的旋轉來生成自旋流。

技術領域

本公開涉及自旋電子器件、磁存儲器以及電子設備。本申請主張基于2018年9月5日申請的日本申請第2018-165900號的優先權，援引了所述日本申請中記載的全部記載內容。

背景技術

在非專利文獻1、2中，公開了源于磁性體的磁化運動的自旋的擴散運動有關的研究。另外，在非專利文獻3、4中，公開了在鉑(Pt)等貴金屬中上自旋和下自旋相互逆向散射的相對論效應有關的研究。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：Mizukami et al.，“The study on ferromagnetic resonancelinewidth for NM/80NiFe/NM(NM＝Cu，Ta，Pd and Pt)films”，Japanese Journal ofApplied Physics，40(2A)，p.580，(2001)

非專利文獻2：Urban et al.，“Gilbert Damping in Single and MultilayerUltrathin Films：Role of Interfaces in Nonlocal Spin Dynamics”，Physical ReviewLetters，Volume87，217204，(2001)

非專利文獻3：Kato et al.，“Observation of the spin Hall effect insemiconductors”，Science，Volume 306，pp.1910-1913(2004)

非專利文獻4：Kimura et al.，“Room-temperature reversible spin Halleffect”，Physical Review Letters，Volume 98，156601(2007)

非專利文獻5：Chen et al.，“Spin-torque and spin-Hall nano-oscillators”，Proceedings，IEEE，Volume 104，pp.1919-1945(2016)

非專利文獻6：An et al.，“Spin-torque generator engineered by naturaloxidation of Cu”Nature Communications，7，13069(2016)

發明內容

發明要解決的課題

自旋流是不伴隨電荷的自旋角動量流，可以廣泛地用于各種自旋電子器件的控制。由于不伴隨電荷，所以不產生焦耳熱，能夠顯著降低電子器件的能量消耗。此外，自旋流比奧斯特磁場更有效地帶來磁化轉矩。自旋流具有使直接面對微細化帶來的高性能化的原理上的界限的晶體管、隨機存取存儲器、邏輯運算元件之類的電子器件的性能飛躍性地提高的可能性。

現有的自旋流生成理論是以物質中存在的自旋軌道相互作用(Spin OrbitInteraction；SOI)為基礎的。已知SOI是物質固有的現象，在鉑、鉭、鎢或鉍之類的原子序號大的稀有金屬中增強。因此，使用材料受到限制而成為抑制自旋流強度進一步提高的主要原因。

本公開的目的在于，提供能夠在不依賴于特定材料的情況下生成大自旋流的自旋電子器件、磁存儲器以及電子設備。

用于解決課題的手段