[发明专利]光刻胶辅助局域加热的磁存储单元、制备方法和逻辑器件

权利要求书

1.一种光刻胶辅助局域加热的磁存储单元，其特征在于，包括：

衬底；

自旋轨道耦合层，位于所述衬底上，通过在所述自旋轨道耦合层施加电流产生垂直于所述自旋轨道耦合层表面方向的自旋流；

磁性自由层，位于所述自旋轨道耦合层上，所述磁性自由层包括遮挡区域和加热区域，所述遮挡区域上覆盖有光刻胶，通过对所述磁性自由层的所述加热区域进行加热产生所述磁性自由层成分、结构或磁性的梯度变化，并联合所述自旋流使所述磁性自由层的磁矩发生定向翻转；

其中，所述遮挡区域和所述加热区域的形成方法包括：

在所述磁性自由层上涂覆光刻胶，通过光刻工艺中的甩胶、曝光、显影去除所述磁性自由层上的部分光刻胶，由此在所述磁性自由层上形成加热区域和遮挡区域；所述加热区域形成于所述磁性自由层上曝光显影之后去除光刻胶的位置，所述遮挡区域形成于所述磁性自由层上曝光显影之后保留光刻胶的位置。

2.根据权利要求1所述的光刻胶辅助局域加热的磁存储单元，其特征在于，利用光照或电子束照射或离子束照射对所述磁性自由层的所述加热区域进行加热产生所述磁性自由层成分、结构或磁性的梯度变化。

3.根据权利要求1所述的光刻胶辅助局域加热的磁存储单元，其特征在于，在-50℃-200℃零磁场下，利用光照或电子束照射或离子束照射对所述磁性自由层的所述加热区域进行加热产生所述磁性自由层成分、结构或磁性的梯度变化，所述光照或电子束照射或离子束照射对所述磁性自由层的照射加热的轨迹与所述自旋轨道耦合层中施加电流的方向相同或相反。

4.根据权利要求1所述的光刻胶辅助局域加热的磁存储单元，其特征在于，还包括导电保护层，位于所述磁性自由层之上。

5.根据权利要求1所述的光刻胶辅助局域加热的磁存储单元，其特征在于，所述自旋轨道耦合层在所述衬底上的投影为一字型或十字型，所述自旋轨道耦合层的所述一字型的相对两端或十字型的其中一对相对端用于施加电流。

6.根据权利要求4所述的光刻胶辅助局域加热的磁存储单元，包括磁隧穿结结构，其特征在于，在所述磁性自由层和导电保护层之间还包括：

中间非磁性层，位于所述磁性自由层之上；

磁性钉扎层，位于所述中间非磁性层之上；以及

反铁磁层，位于所述磁性钉扎层之上；

其中，所述导电保护层，位于反铁磁层之上，同时在所述导电保护层上引出有作为输出端的电极。

7.根据权利要求6所述的光刻胶辅助局域加热的磁存储单元，其特征在于，所述自旋轨道耦合层为输出端的一端，所述导电保护层所引出的电极为输出端的另一端。

8.一种光刻胶辅助局域加热的磁存储单元的制备方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成自旋轨道耦合层；

在所述自旋轨道耦合层上形成磁性自由层；

在所述磁性自由层上涂覆光刻胶，通过光刻工艺中的甩胶、曝光、显影去除所述磁性自由层上的部分光刻胶，由此在所述磁性自由层上形成加热区域和遮挡区域，所述加热区域形成于所述磁性自由层上曝光显影之后去除光刻胶的位置，所述遮挡区域形成于所述磁性自由层上曝光显影之后保留光刻胶的位置；所述光刻工艺选自浸入式光刻工艺和极紫外光刻工艺；

在所述自旋轨道耦合层施加电流产生垂直于所述自旋轨道耦合层表面方向的自旋流；

对所述磁性自由层的所述加热区域进行加热产生所述磁性自由层成分、结构或磁性的梯度变化，并联合所述自旋流使所述磁性自由层的磁矩发生定向翻转。

9.一种逻辑器件，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的光刻胶辅助局域加热的磁存储单元，通过控制所述加热区域位置和施加电流的方向，检测所述磁性自由层中磁矩的翻转，实现异或门逻辑。