[发明专利]一种磁存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种磁存储器，其特征在于，包括：依次堆叠的自旋轨道耦合层、插入层和磁隧道结；

所述自旋轨道耦合层用于产生自旋极化载流子；

所述磁隧道结包括自由铁磁层；且所述自由铁磁层与所述插入层相邻；

其中，所述插入层具有面内磁各向异性，且在所述磁存储器的写入状态和非写入状态下，所述插入层的易磁化轴与所述自旋轨道耦合层的自旋极化载流子的极化方向大致平行；

其中，在所述磁存储器的写入状态下，所述插入层的磁矩方向和所述自旋轨道耦合层的自旋极化载流子的极化方向大致相同；在所述磁存储器的非写入状态下，所述插入层的磁矩方向和所述自旋轨道耦合层的自旋极化载流子的极化方向大致相反。

2.根据权利要求1所述的磁存储器，其特征在于，所述插入层的厚度小于所述自旋轨道耦合层的自旋扩散长度。

3.根据权利要求2所述的磁存储器，其特征在于，所述插入层的厚度在0.5nm至2.5nm之间。

4.根据权利要求1所述的磁存储器，其特征在于，所述插入层包括NiFe。

5.根据权利要求1所述的磁存储器，其特征在于，所述磁存储器还包括辅助场，所述辅助场用于改变所述插入层的磁矩方向，以使所述插入层的磁矩方向与所述自旋轨道耦合层的自旋极化载流子的极化方向大致相同或相反。

6.根据权利要求5所述的磁存储器，其特征在于，所述辅助场包括磁场或电场。

7.根据权利要求1所述的磁存储器，其特征在于，所述自旋轨道耦合层包括重金属、金属氧化物、二维半金属材料和反铁磁材料中的一种或多种材料；和/或，所述磁隧道结还包括势垒层和固定铁磁层，且所述自由铁磁层、所述势垒层和所述固定铁磁层依次堆叠。

8.一种磁存储器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：形成自旋轨道耦合层，所述自旋轨道耦合层用于产生自旋极化载流子；

在所述自旋轨道耦合层上形成具有面内磁各向异性的插入层，且在所述磁存储器的写入状态和非写入状态下，控制所述插入层的易磁化轴与所述自旋轨道耦合层的自旋极化载流子的极化方向大致平行；

其中，在所述磁存储器的写入状态下，控制所述插入层的磁矩方向和所述自旋轨道耦合层的自旋极化载流子的极化方向大致相同；在所述磁存储器的非写入状态下，控制所述插入层的磁矩方向和所述自旋轨道耦合层的自旋极化载流子的极化方向大致相反；

在所述插入层上形成磁隧道结，所述磁隧道结中的自由铁磁层与所述插入层相邻设置。

9.根据权利要求8所述的磁存储器的制备方法，其特征在于，所述在所述自旋轨道耦合层上形成具有面内磁各向异性的插入层的过程中还包括如下步骤：设置诱导场，所述诱导场控制所述插入层的所述易磁化轴与所述自旋轨道耦合层的自旋极化载流子的极化方向大致平行。

10.根据权利要求8所述的磁存储器的制备方法，其特征在于，所述在所述自旋轨道耦合层上形成插入层，包括：

根据所述自旋轨道耦合层的自旋扩散长度来确定所述插入层的厚度，且使所述插入层的厚度小于所述自旋轨道耦合层的自旋扩散长度。

11.根据权利要求8所述的磁存储器的制备方法，其特征在于，所述插入层包括NiFe。

12.根据权利要求8所述的磁存储器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在所述插入层的周围设置辅助场，所述辅助场用于改变所述插入层的磁矩方向，以使所述插入层的磁矩方向与所述自旋轨道耦合层的自旋极化载流子的极化方向大致相同或相反。

13.根据权利要求12所述的磁存储器的制备方法，其特征在于，所述辅助场包括磁场或电场。