[发明专利]MTJ器件

权利要求书

1.一种MTJ器件，其特征在于，所述MTJ器件包括：依次层叠设置的固定层、绝缘势垒层和自由层，其中，所述固定层和所述自由层垂直磁化，所述自由层包括层叠设置的第一自由层和第二自由层，所述第一自由层与所述绝缘势垒层接触，所述第二自由层位于所述第一自由层远离所述绝缘势垒层的一侧表面，所述第一自由层和所述第二自由层的厚度之和大于所述MTJ器件的直径，所述第一自由层的厚度小于所述MTJ器件的直径，所述第二自由层的厚度大于所述MTJ器件的直径；

所述第二自由层的磁阻尼系数小于0.002，其结构采用单一的磁性层结构，所述磁性层结构的材料选自Fe₂CoSi、Fe₂CoSiB、Co₂MnSi、Co₂MnGe、Fe₂Cr_(1-x)Co_xSi和Co_(2-x)Fe_(1+x)Si中的一种，x取值0.5-0.75之间；或者采用磁性层与非磁性金属层的交替层叠结构，其中，所述磁性层的材料选自Fe₂CoSi、Fe₂CoSiB、Co₂MnSi、Co₂MnGe、Fe₂Cr_(1-x)Co_xSi和Co_(2-x)Fe_(1+x)Si中的一种，x取值0.5-0.75之间，所述非磁性金属层的材料选自Mo、Ir、Pt、W、Cr、Ta和Ru中的一种。

2.根据权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述MTJ器件的直径小于30nm。

3.根据权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述第一自由层的材料选自Co、Fe、Ni、CoB、FeB、NiB、CoFe、NiFe、CoNi和CoFeB中的一种。

4.根据权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述绝缘势垒层的材料选自MgO、HfO₂、MgAlO和AlOx中的一种。

5.根据权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述固定层包括参考磁性层和合成反铁磁结构，其中，所述参考磁性层的材料为Co、Fe、Ni、CoB、FeB、NiB、CoFe、NiFe、CoNi和CoFeB中的一种，所述合成反铁磁结构采用[Pt/Co]_n1/耦合层/[Co/Pt]_n2多层膜结构或者[Pd/Co]_n3/耦合层/[Co/Pd]_n4多层膜结构，其中n1、n2、n3和n4为正整数，所述耦合层选自Ru、Ir和Cr中的一种。

6.根据权利要求1所述的MTJ器件，其特征在于，所述第一自由层与所述第二自由层之间还包括一层非磁性金属插入层，用于形成铁磁耦合。

7.根据权利要求6所述的MTJ器件，其特征在于，所述非磁性金属插入层的材料选自Mo、Ir、Pt、W、Cr、Ta和Ru中的一种或几种的组合。