[发明专利]自旋流磁化反转元件、磁阻效应元件及磁存储器

说明书

本发明的自旋流磁化反转元件中，具备：磁化方向可变的第二铁磁性金属层(1)；向相对于上述第二铁磁性金属层(1)的垂直于平面的方向交叉的方向延伸，且接合于上述第二铁磁性金属层(1)的自旋轨道力矩配线(2)，上述自旋轨道力矩配线层(2)的、接合于上述第二铁磁性金属层(1)的接合部分的自旋电阻比上述第二铁磁性金属层(1)的自旋电阻大。

技术领域

本发明涉及自旋流磁化反转元件、磁阻效应元件及磁存储器。

本申请基于2015年11月27日申请于日本的专利申请2015-232334号、2016年3月16日申请于日本的专利申请2016-53072号、2016年3月18日申请于日本的专利申请2016-56058号、2016年10月27日申请于日本的专利申请2016-210531号、2016年10月27日申请于日本的专利申请2016-210533号主张优先权，且将其内容在此引用。

背景技术

已知由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨大磁阻(GMR)元件及使用了绝缘层(隧道势垒层，势垒层)作为非磁性层的隧道磁阻(TMR)元件。一般而言，TMR元件的元件电阻比GMR元件的元件电阻高，但TMR元件的磁阻(MR)比大于GMR元件的MR比。因此，作为磁传感器、高频部件、磁头及非易失性随机存取存储器(MRAM)用的元件，TMR元件备受关注。

作为MRAM的写入方式，已知有利用电流制作的磁场进行写入(磁化反转)的方式及利用沿磁阻元件的叠层方向流通电流而产生的自旋转移力矩(STT)进行写入(磁化反转)的方式。

利用磁场的方式中，存在元件尺寸较小时，在能够流通于较细的配线的电流下不能写入的问题。

与之相对，利用自旋转移力矩(STT)的方式中，一铁磁性层(固定层，参照层)使电流进行自旋极化，该电流的自旋转换成另一铁磁性层(自由层，记录层)的磁化，通过此时产生的力矩(STT)进行写入(磁化反转)，具有元件尺寸越小，写入所需要的电流越小的优点。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：I.M.Miron，K.Garello，G.Gaudin，P.-J.Zermatten，M.V.Costache，S.Auffret，S.Bandiera，B.Rodmacq，A.Schuhl，and P.Gambardella，Nature，476，189(2011).

非专利文献2：T.Kimura，J.Hamrle，Y.Otani，Phys.Rev.B72(1)，014461(2005).

非专利文献3：S.Takahashi and S.Maekawa，Phys.Rev.B67(5)，052409(2003).

非专利文献4：J.Bass and W.P.Pratt Jr.，J.Phys.Cond.Matt.19，183201(2007).

发明所要解决的课题

使用了STT的TMR元件的磁化反转从能量效率的观点考虑时是有效率的，但用于进行磁化反转的反转电流密度较高。

从TMR元件的长寿命的观点来看，优选该反转电流密度较低。这一点对于GMR元件也一样。

因此，TMR元件及GMR元件的任意磁阻效应元件中，均优选降低流通于该磁阻效应元件的电流密度。