[發明專利]磁存儲器件

在審

• 申請號: 202010004334.1
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111525025A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 金洸奭;張榮萬;皮雄煥
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10;H01L43/12;H01L27/22
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 李娜

1.一種磁存儲器件，包括：

自由層結構，所述自由層結構具有可變的磁化方向，所述自由層結構包括：

第一自由層，所述第一自由層是第一赫斯勒合金，

耦合層，所述耦合層位于所述第一自由層上，所述耦合層包括金屬氧化物層，和

第二自由層，所述第二自由層位于所述金屬氧化物層上，所述第二自由層是第二赫斯勒合金，所述第二赫斯勒合金不同于所述第一赫斯勒合金；

被釘扎層結構，所述被釘扎層結構具有固定的磁化方向；以及

隧道勢壘層，所述隧道勢壘層位于所述被釘扎層結構與所述自由層結構之間。

2.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第一自由層與所述第二自由層之間的磁耦合強度為0.05-1erg/cm²。

3.根據權利要求2所述的磁存儲器件，其中，所述金屬氧化物層的厚度小于或等于1.5nm。

4.根據權利要求3所述的磁存儲器件，其中，所述金屬氧化物層包含Mg、Al、Hf、Zr、Ta、Nb或它們的組合。

5.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述金屬氧化物層的厚度小于或等于1.5nm。

6.根據權利要求5所述的磁存儲器件，其中，所述金屬氧化物層包含Mg、Al、Hf、Zr、Ta、Nb或它們的組合。

7.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第一自由層具有立方結構。

8.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第一自由層具有1200emu/cc或更小的飽和磁化強度。

9.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第一自由層具有500-1200emu/cc的飽和磁化強度。

10.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第一自由層在室溫下的隧穿磁電阻相對變化率大于100％。

11.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第一自由層的厚度為5nm或更小。

12.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第一自由層具有結構X₂YZ，其中，X＝Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Ir、Pt、Au或Mg；Y＝Be、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、W、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu；并且Z＝Mg、B、Al、Si、Zn、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Pb或Bi。

13.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第一自由層包含鈷。

14.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第二自由層具有四方結構。

15.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第二自由層具有小于或等于500emu/cc的飽和磁化強度。

16.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第二自由層的厚度為10nm或更小。

17.根據權利要求1所述的磁存儲器件，其中，所述第二自由層包含鈷、鎳、鐵、錳或它們的組合中的一種。

18.根據權利要求17所述的磁存儲器件，其中，所述第二自由層是Mn₃X，其中，X＝Ge、Ga、Sb、Al或它們的組合。

19.一種磁存儲器件，包括：

被釘扎層結構，所述被釘扎層結構具有固定的磁化方向，所述被釘扎層結構包括：

第一被釘扎層，

非磁性層，和

第二被釘扎層，所述第一被釘扎層和所述第二被釘扎層具有反平行的磁化方向；

自由層結構，所述自由層結構具有可變的磁化方向，所述自由層結構包括：

第一自由層，所述第一自由層是第一赫斯勒合金，具有立方結構并具有第一飽和磁化強度，

金屬氧化物層，所述金屬氧化物層位于所述第一自由層上，和

第二自由層，所述第二自由層位于所述金屬氧化物層上，所述第二自由層是第二赫斯勒合金，具有四方結構并具有第二飽和磁化強度，所述第二飽和磁化強度小于所述第一飽和磁化強度，并且所述第一自由層與所述第二自由層之間的磁耦合強度為0.05-1erg/cm²；以及

隧道勢壘層，所述隧道勢壘層位于所述被釘扎層結構與所述自由層結構之間。