[发明专利]一种磁存储器及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种磁存储器，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。所述插入层在所述磁存储器中起到了自旋流开关的作用，可以有效地降低非写入状态下漏电流对磁隧道结的影响，保护已存储的信息，提高器件的稳定性。另外，采用具有面内磁各向异性的材料作为插入层，可以实现无外加辅助场下自由铁磁层的磁化翻转，有助于器件的微型化和功耗的降低。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种磁存储器及其制备方法。

背景技术

磁存储器(Magnetoresistance Random Access Memory，MRAM)，是根据磁电阻效应得到的一种新颖的非挥发性固态磁存储器，是目前最具商业前景的自旋电子产品之一。随着自旋隧道结(Magnetic Tunneling Junction，MTJ)的穿隧磁电阻技术日渐成熟，研究人员对于MRAM的期待越来越大。

然而，现有的MRAM在信息存储的稳定性上还有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种磁存储器及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种磁存储器，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。

上述方案中，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。

上述方案中，所述插入层的厚度在0.5nm至2.5nm之间。

上述方案中，所述插入层包括NiFe。

上述方案中，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化的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。

上述方案中，所述辅助场包括磁场或电场。

上述方案中，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至少一种材料；和/或，所述磁隧道层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。

本发明实施例提供了一种磁存储器的制备方法，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；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。

上述方案中，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。

上述方案中，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。

上述方案中，所述插入层包括NiFe。