[發明專利]一種磁多層膜結構及自旋轉移矩磁隨機存儲器

有效

• 申請號: 202011586313.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112767979B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 閔泰;周雪;郭志新;李桃
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G11C11/15
• 分類號: G11C11/15;G11C11/16;H10N50/10
• 代理公司: 北京前審知識產權代理有限公司 11760
• 代理人: 張波濤;張揚子

1.一種鐵電層輔助調控的磁多層膜結構，其特征在于，所述磁多層膜結構包括：

自由層；

位于所述自由層下的間隔層；

位于所述間隔層下的人工反鐵磁固定層；

位于所述人工反鐵磁固定層下的鐵電層。

2.根據權利要求1所述的磁多層膜結構，其中，優選的：

所述自由層和所述固定層的磁化方向垂直指向面外或平行于面內；

所述鐵電層在外加電場中可發生鐵電極化產生極化電場和電荷轉移效應；所述鐵電層與所述固定層中間可添加絕緣層削弱極化電場。

3.根據權利要求1所述的磁多層膜結構，其中：

所述固定層為第一磁性層-非磁性耦合層-第二磁性層的堆疊結構；所述第一及第二磁性層的磁化方向垂直指向面外或平行于面內；

所述第一磁性層、第二磁性層由鐵磁材料形成，包括以下任一：Fe、Co、Ni、CoFe、CoFeB、CoCrPt結構材料；

或(Co/Ni)m、(Co/Pd)n、(Co/Pt)q多層重復堆疊磁性結構材料，其中m、n、q是指多層堆疊的重復次數；

或者可由垂直磁晶各向異性較強的鐵磁材料形成，包括以下任一：Fe、Fe-4％Si、Co、CoFe、CoFe₂O₄、BaFe₁₂O₁₉；所述第一磁性層、第二磁性層的磁化方向垂直指向面外或平行于面內；

所述非磁性耦合層可由非磁導電材料形成，包括Cu、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Au、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Ru、Os中的一種或多種元素組成的合金。

4.根據權利要求1所述的磁多層膜結構，其中：

所述鐵電層在外電場中產生電極化和電荷轉移效應，極化電荷的自發電場方向與外電場方向相同；

撤去外加電場，極化的電荷依然能穩定保持，其自發電場仍可以維持所述固定層處于反鐵磁耦合增強的狀態，保持數據的穩定性。

5.根據權利要求1所述的磁多層膜結構，其中：

所述鐵電層由絕緣或半導體鐵電材料形成，所述鐵電層由下列材料中的一種或多種形成：PMN-PT((1-x)[PbMg_1/3Nb_2/3O₃]-x[PbTiO₃])、PZN-PT((1-x)Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃]-x[PbTiO₃])、PSN-PT(Pb(Sc_1/2Nb_1/2)-PbTiO₃)、Pb(In_1/2Nb_1/2)-PbTiO₃，Pb(Yb_1/2Nb_1/2)-PbTiO₃、BaTiO₃、BiFeO₃、PbTiO₃、SrTiO₃、LiNbO₃、LiTaO3、HfO₂、ZrO₂、Hf_(1-x)Zr_xO₂、SiC、GaN、KNbO₃、KH₂PO₄、Pb(Zr_1-xTi_x)O₃、LiO_sO₃、CaTiO₃、KTiO₃、Ba_xSr_1-xTiO₃(BST)、(Pb，La)TiO₃(PLT)、LaTiO₃、(BiLa)₄Ti₃O₁₂(BLT)、SrRuO₃、BaHfO₃、La_1-xSr_xMnO₃、BaMnF₄、α-In₂Se₃、β′-In₂Se₃、BaNiF₄、BaMgF₄、BaCuF₄、BaZnF₄、BaCoF₄、BaFeF₄、BaMnF₄、CuInP₂S₆、AgBiP₂Se₆、CuInP₂Se₆、MoS₂、MoTe₂、WS₂、WSe₂、WTe₂、BiN、ZnO、SnTe、SnSe、SnS、GeSe、GeS、GeTe、GaAs、P₂O₃、SiGe、SiTe、SiSn、GeSn、β-GeSe、PbTe、MoSSe、GaTeCl、MAPbI₃、MAPbBr₃、Ba₂PbCl₄、PVDF、P(VDF-TrFE)、C₁₃H₁₄ClN_sO₂Cd、TiO₂、Cu₂O、SeO₃、Sc₂CO₂、CrN、CrB₂、g-C₆N₈H以及極性化學基團-CH₂F，-CHO，-COOH或-CONH₂修飾的石墨烯、鍺烯、錫烯、二硫化物。