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CN102024903A

Magnetic memory device

Abstract

A magnetic storage device may include a first vertical magnetic layer, a non-magnetic layer on the first vertical magnetic layer, and a first junction magnetic layer on the non-magnetic layer, wherein the non-magnetic layer is on the first vertical magnetic layer and Between the first junction magnetic layer. The tunnel barrier may be on the first junction magnetic layer, where the first junction magnetic layer is between the non-magnetic layer and the tunnel barrier. The second junction magnetic layer may be on the tunnel barrier, where the tunnel barrier is between the first junction magnetic layer and the second junction magnetic layer, and the second perpendicular magnetic layer may be on the second junction magnetic layer, where the first The second junction magnetic layer is between the tunnel barrier and the second perpendicular magnetic layer.

CN102024903A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 8

Term

4 yearsto projected expiry

Projected expiry 13 September 2030, counted from filing; an application has no term until it is granted.

  1. Priority and filed
  2. Published
  3. Today
  4. Projected expiry

34 claims: 3 independent, 31 dependent

  1. 1
    所述非磁性层在所述第一垂直磁性层和所 其中, 其中, 所述隧道势垒在所述第一结磁性层和所述 其中, 其中,所述第二结磁性层在所述隧道势垒 1. 一种磁存储器件,包括: 第一垂直磁性层; 所述第一垂直磁性层上的非磁性层; 所述非磁性层上的第一结磁性层, 述第一结磁性层之间; 所述第一结磁性层上的隧道势垒, 隧道势垒之间; 所述隧道势垒上的第二结磁性层, 第二结磁性层之间;以及 所述第二结磁性层上的第二垂直磁性层, 和所述第二垂直磁性层之间。
  2. 2
    如权利要求1所述的磁存储器件,其中,所述第一垂直磁性层和所述第二垂直磁性 层的磁化方向相对于所述隧道势垒的平面是正交的。
  3. 3
    如权利要求1所述的磁存储器件,其中,所述非磁性层是第一非磁性层,所述器件 进一步包括: 在所述第二结磁性层和所述第二垂直磁性层之间的第二非磁性层。
  4. 4
    如权利要求1所述的磁存储器件,其中,所述第一结磁性层和/或所述第二结磁性 层包括第一晶体结构,并且其中,所述第一垂直磁性层和/或所述第二垂直磁性层包括 不同于所述第一晶体结构的第二晶体结构。
  5. 5
    如权利要求4所述的磁存储器件,其中,在所述隧道势垒和所述第一结磁性层之间 的界面处的所述隧道势垒的晶面与在所述隧道势垒和所述第一结磁性层之间的界面处的 所述第一结磁性层的晶面是相同的。
  6. 6
    如权利要求5所述的磁存储器件,其中,所述第一晶体结构是体心立方(BCC)晶 体结构,并且所述晶面是(001)晶面。
  7. 7
    如权利要求4所述的磁存储器件,其中,所述第二晶体结构是L10晶体结构或六方 紧密堆积晶格。 &如权利要求1所述的磁存储器件,其中,所述第一垂直磁性层和/或所述第二磁性 层包括交替堆叠多次的非磁性金属层和铁磁金属层,并且所述铁磁金属层包括一个至数 个原子的厚度。
  8. 8
    9. 如权利要求1所述的磁存储器件,其中,所述第一结磁性层和/或所述第二结磁性 层包括从由钻(Co)、铁(Fe)和/或鎳组成的组中选择的至少一种以及非磁性元素。
  9. 9
    10. 如权利要求1所述的磁存储器件,其中,所述第一垂直磁性层和/或所述第二垂 直磁性层包括RE-TM合金。
  10. 10
    11. 如权利要求1所述的磁存储器件,其中,所述非磁性层具有在约2A (埃)至约 20A (埃)的范围内的厚度。
  11. 11
    12. 如权利要求1所述的磁存储器件,
  12. 12
    13. 如权利要求1所述的磁存储器件,
  13. 13
    14. 如权利要求1所述的磁存储器件, 层通过所述非磁性层来进行交换耦合。 所述第一结磁性层在所述非磁性层和所述 所述非磁性层包括非磁性金属。 所述非磁性层包括非磁性过渡金属。 所述第一垂直磁性层和所述第一结磁性 其中, 其中, 其中,
  14. 14
    15. 如权利要求1所述的磁存储器件,其中,所述非磁性层包括金属化合物层,所述 金属化合物层包括从由金属氧化物、金属氮化物、和/或金属氮氧化物组成的组中选择 的至少一种。
  15. 15
    16. 一种磁存储器件,包括: 包括铁(Fe)的自由磁性层; 在所述自由磁性层上的隧道势垒;以及 在所述隧道势垒上包括铁(Fe)的基准磁性层,其中,所述隧道势垒在所述自由磁性 层和所述基准磁性层之间,并且其中,所述自由磁性层中的铁的浓度至少与在所述基准 磁性层中的铁的浓度一样大。
  16. 16
    17. 如权利要求16所述的磁存储器件,其中,所述自由磁性层和/或所述基准磁性层 包括从钻(Co)和/或鎳(Ni)中选择的至少一种。 1&如权利要求16所述的磁存储器件,其中,所述自由磁性层和/或所述基准磁性层 包括非磁性元素。
  17. 17
    19. 如权利要求16所述的磁存储器件,其中,所述自由磁性层和所述基准磁性层中的 每一个具有相对于所述隧道势垒的平面正交的磁化方向。
  18. 18
    20. 如权利要求16所述的磁存储器件,其中,所述自由磁性层和所述基准磁性层中的 每一个具有相对于所述隧道势垒的平面平行的磁化方向。
  19. 19
    21. 一种磁存储器件,包括: 衬底; 在所述衬底上的第一磁性物质,所述第一磁性物质包括与所述衬底相邻的具有六方 紧密堆积(HCP)晶格结构的垂直磁性层; 所述第一磁性物质上的隧道势垒,其中,所述第一磁性物质在所述衬底和所述隧道 势垒之间;以及 所述隧道势垒上的第二磁性物质,其中,所述隧道势垒在所述第一磁性物质和所述 第二磁性物质之间。
  20. 20
    22. 如权利要求21所述的磁存储器件,其中,所述HCP晶格的c轴基本上相对于所 述衬底的平面是正交的。
  21. 21
    23. 如权利要求22所述的磁存储器件,其中,所述c轴是所述垂直磁性层被容易地磁 化的轴。
  22. 22
    24. 如权利要求21所述的磁存储器件,进一步包括: 具有HCP晶格结构的籽晶层,其中,所述籽晶层在所述衬底和所述垂直磁性层之 间。
  23. 23
    25. 如权利要求21所述的磁存储器件,其中,所述垂直磁性层是第一垂直磁性层,并 且其中,所述第二磁性物质包括具有HCP晶格结构的第二垂直磁性层。
  24. 24
    26. 如权利要求25所述的磁存储器件,其中,所述第一磁性物质包括与所述隧道势垒 相邻的第一磁性结层,其中,所述第一磁性结层在所述第一垂直磁性层和所述隧道势垒 之间,其中,所述第二磁性物质包括与所述隧道势垒相邻的第二磁性结层,并且其中, 所述第二磁性结层在所述隧道势垒和所述第二垂直磁性层之间。
  25. 25
    27. 如权利要求26所述的磁存储器件,其中,所述第一磁性结层和所述第二磁性结层 中的每一个包括软磁材料。 2&如权利要求26所述的磁存储器件,进一步包括: 交换耦合控制层,所述交换耦合控制层在所述第一垂直磁性层与所述第一磁性结层 之间和/或在所述第二垂直磁性层与所述第二磁性结层之间。
  26. 26
    29. 如权利要求28所述的磁存储器件,其中,所述交换耦合控制层的晶体结构与所述 第一磁性结层的晶体结构和/或与所述第二磁性结层的晶体结构对准。
  27. 27
    30. 如权利要求26所述的磁存储器件,其中,所述第二磁性物质包括在所述第二垂直 磁性层上交替堆叠多次的非磁性层和铁磁层。
  28. 28
    31. 如权利要求21所述的磁存储器件,其中,所述第一垂直磁性层包括具有在10% 原子百分比至45%原子百分比的范围内的钳含量的无序钻-钳合金。
  29. 29
    32. 如权利要求21所述的磁存储器件,其中,所述第一垂直磁性层包括Co 3 Pto
  30. 30
    33. 如权利要求21所述的磁存储器件,其中,所述第一垂直磁性层进一步包括从由硼 (B)、珞(Cr)和/或铜(Cu)组成的组中选择的至少一种。
  31. 31
    34. 如权利要求21所述的磁存储器件,其中,所述隧道势垒包括从由镁(Mg)、钛 (Ti)、铝(A1)、镁-锌(MgZn)和/或镁-硼(MgB)的氧化物、和/或钛(Ti)和/或机 的氮化物组成的组中选择的至少一种。
  32. 32
    35. 如权利要求21所述的磁存储器件,进一步包括: 在所述第二磁性物质上的覆盖层,其中,所述覆盖层包括从由钳(Ta)、铝(Al)、铜 (Cu)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、氮化钳(TaN)、和/或氮化钛(TiN)组成的组中选择 的至少一种。
  33. 33
    36. 如权利要求21所述的磁存储器件,其中,在所述磁存储器件的操作期间,电流在 基本上相对于所述衬底的平面正交的方向上流动。
  34. 34
    37. 如权利要求21所述的磁存储器件,其中,所述第一磁性层的磁化方向和/或所述 第二磁性层的磁化方向基本上相对于所述衬底的平面是正交的。
Independent claims34