[发明专利]具有辅助层的自旋转移矩MRAM及其操作方法有效

专利信息
申请号: 201980006531.2 申请日: 2019-08-30
公开(公告)号: CN111542489B 公开(公告)日: 2023-09-19
发明(设计)人: Q.乐;Z.李;Z.白;P.冯德海杰登;M.霍 申请(专利权)人: 桑迪士克科技有限责任公司
主分类号: G11C11/16 分类号: G11C11/16;G01R33/09;G01R33/12;B82Y25/00
代理公司: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 邱军
地址: 美国得*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 具有 辅助 自旋 转移 mram 及其 操作方法
【权利要求书】:

1.一种MRAM设备,所述设备包括:

磁性隧道结,所述磁性隧道结包括具有固定磁化方向的参考层、自由层和位于所述参考层与所述自由层之间的非磁性隧道阻挡层;

负磁各向异性辅助层,所述负磁各向异性辅助层具有在垂直于所述固定磁化方向的平面内提供面内磁化的负磁各向异性;

第一非磁性间隔层,所述第一非磁性间隔层位于所述自由层与所述负磁各向异性辅助层之间;

钉扎磁化层,所述钉扎磁化层具有正单轴磁各向异性,所述正单轴磁各向异性提供平行于或反平行于所述参考层的所述固定磁化方向的磁化方向;和

第二非磁性间隔层,所述第二非磁性间隔层位于所述负磁各向异性辅助层与所述钉扎磁化层之间。

2.根据权利要求1所述的MRAM设备,其中:

所述负磁各向异性辅助层具有垂直于所述参考层的所述固定磁化的易磁化平面;并且

所述负磁各向异性辅助层在所述易磁化平面内不具有易轴方向。

3.根据权利要求1所述的MRAM设备,其中:

所述自由层具有正磁各向异性以提供双稳态磁化状态,所述双稳态磁化状态包括具有平行于固定竖直磁化的磁化的平行状态和具有反平行于所述固定竖直磁化的磁化的反平行状态;并且

所述负磁各向异性辅助层的磁能在所述负磁各向异性辅助层的所述磁化在水平面内旋转下是不变的。

4.根据权利要求1所述的MRAM设备,其中所述负磁各向异性辅助层包括均匀负磁各向异性材料。

5.根据权利要求4所述的MRAM设备,其中所述负磁各向异性辅助层包括钴铱合金或钴铁合金。

6.根据权利要求5所述的MRAM设备,其中所述负磁各向异性辅助层包括所述钴铱合金,所述钴铱合金包括70原子%至90原子%的钴和10原子%至30原子%的铱。

7.根据权利要求5所述的MRAM设备,其中所述负磁各向异性辅助层包括所述钴铁合金,所述钴铁合金包括90原子%至99.5原子%的钴和0.5原子%至10原子%的铁。

8.根据权利要求1所述的MRAM设备,其中所述负磁各向异性辅助层包括多层叠堆,所述多层叠堆包括第一磁性材料层和第二磁性材料层的多次重复。

9.根据权利要求8所述的MRAM设备,其中:

所述第一磁性材料层包括钴;并且

所述第二磁性材料层包括铁。

10.根据权利要求1所述的MRAM设备,还包括合成反铁磁结构,所述合成反铁磁结构包括所述参考层、具有反平行于所述参考层的所述固定磁化方向的磁化的固定铁磁层和位于所述参考层与所述固定铁磁层之间的反铁磁耦合层。

11.根据权利要求8所述的MRAM设备,其中:

所述第一磁性材料层包括钴;并且所述第二磁性材料层包括铁。

12.根据权利要求1所述的MRAM设备,其中所述钉扎磁化层的所述磁化和所述负磁各向异性辅助层的所述磁化的组合对所述自由层的所述磁化施加不平行于并且不垂直于所述参考层的所述固定磁化方向的磁场。

13.根据权利要求1所述的MRAM设备,还包括非磁封盖层,所述非磁封盖层位于所述负磁各向异性辅助层的上方。

14.一种操作MRAM设备的方法,所述方法包括:

提供根据权利要求1所述的MRAM设备;以及

使电流流过所述磁性隧道结、所述第一非磁性间隔层和所述负磁各向异性辅助层;

其中所述负磁各向异性辅助层包括多层叠堆,所述多层叠堆包括第一磁性材料层和第二磁性材料层的多次重复。

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