CN101681706A - 通过脉冲ecd形成包括组分调制的铁磁性层的纳米结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于形成包含不同材料组分的交替的第一和第二铁磁性层的结构的方法。首先，形成包含支撑基质和导电基层的基板，所述支撑基质具有至少一个开口孔。然后，在包含至少一种铁磁性金属元素和一种或多种附加的、不同的金属元素的电镀溶液中对所述基板进行电镀。将具有交替高和低电势的脉冲电流施加到所述基板结构的所述导电基层，以在所述支撑基质的所述开口孔中形成不同材料组分的交替铁磁性层。

Description

通过脉冲ECD形成包括组分调制的铁磁性层的纳米结构
技术领域
本发明涉及包括组分调制的铁磁性层的纳米结构，以及使用脉冲电化学沉积(ECD)或电镀技术形成该纳米结构的方法。
背景技术
金属纳米线通常通过自底向上(bottom-up)ECD或电镀技术利用掩模工艺形成，如图1A-1C所示。具体地，首先提供包括具有一个或多个开口孔104的支撑基质100和导电基层102的基板结构，如图1A所示。开口孔104的每一个延伸穿过支撑基质100到达导电基层102。然后进行ECD或电镀工艺以在导电基层102上沉积金属材料106并填充开口孔104，如图1B所示。在用金属材料106完全填充开口孔104之后，停止ECD工艺，接着选择性除去支撑基质100，从而形成自支撑金属纳米线106，如图1C所示。图2是通过常规的自底向上ECD工艺形成的多个金属纳米线的图。
上述的常规的自底向上ECD工艺还被用于形成组分调制的结构，其包括铁磁性材料和非磁性材料的交替层，例如Co/Cu、Co/Ru、Co/Au、Ni/Cu、NiCo/Cu、NiFe/Cu、CoFe/Cu、FeCoNi/Cu等。这样的组分调制的铁磁性-非磁性结构在巨磁阻(GMR)应用中尤其有用，其需要铁磁性和非磁性材料的交替层。
然而，上述铁磁性/非磁性叠层结构的常规自底向上电沉积依赖于铁磁性/非磁性材料的可逆电势之间的大的差异。在大多数情况下，非磁性材料例如Cu和Au与铁磁性材料例如Fe、Ni和Co相比非常不易腐蚀(noble)。换句话说，非磁性元素在比铁磁性元素明显小的负电势下电沉积。此外，非磁性和铁磁性材料在电沉积期间不会相互反应。因此，通常使用具有少量非磁性元素和过量铁磁性元素的电解液来形成铁磁性/非磁性叠层结构。在相对低的负电势下，纯元素的非磁性材料被电化学沉积，而铁磁性材料不被沉积。在相对高的负电势下，非磁性和铁磁性元素都被电化学沉积。由于在溶液中可获得的非磁性种(species)的量小，铁磁性材料的沉积速度显著快于非磁性材料的沉积速度，因此导致具有铁磁性特性的沉积层。
常规的自底向上ECD工艺从来没有被用于形成这样的组分调制的结构，该结构包括不同铁磁性材料的交替层，这些铁磁性材料具有非常接近的可逆电势并在电沉积期间相互反应。
发明内容
本发明提供了一种使用包括不同脉冲ECD或电镀工艺的多个交替第一和第二铁磁性层的材料组分形成上述存储器存储装置的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种方法，包括以下步骤：
形成包括支撑基质的基板结构，所述支撑基质具有至少一个开口孔，所述开口孔延伸穿过所述支撑基质到达导电基层；以及
通过将所述基板结构浸入电镀溶液中，并通过将具有交替脉冲的脉冲电镀电势施加到所述基板结构的所述导电基层，对所述基板结构进行电镀，以在所述支撑基质的所述至少一个开口孔中沉积多个不同材料组分的交替铁磁性层，所述电镀溶液包括至少一种铁磁性金属元素和一种或多种附加的、不同的磁性或非磁性金属元素。
优选，所述至少一个开口孔具有从约10nm到约1000nm的截面直径。
在本发明的优选但不必需的实施例中，所述电镀溶液包括第一铁磁性金属元素和第二、不同的铁磁性金属元素。所述所得的铁磁性层的一部分包括所述第一(而不是第二)铁磁性金属元素，并且所述所得的铁磁性层的其他部分包括所述第二(而不是第一)、不同的铁磁性金属元素。可选地，所述沉积的铁磁性层都包括所述第一和第二铁磁性金属元素，但比例不同。
在本发明的可选实施例中，所述电镀溶液包括铁磁性金属元素和非铁磁性金属元素。所述所得的交替铁磁性层是铁磁性的并都包括所述铁磁性金属元素和所述非铁磁性金属元素，但比例不同。
在本发明的另一个可选实施例中，所述电镀溶液包括铁磁性金属元素、第一非铁磁性金属元素和第二、不同的非铁磁性金属元素。所述所得的铁磁性层的一部分包括所述铁磁性金属元素和所述第一(而不是第二)非铁磁性金属元素的合金，并且所述所得的铁磁性层的其他部分包括所述铁磁性金属元素和所述第二(而不是第一)非铁磁性金属元素的合金。
在本发明的另一个可选实施例中，可以施加具有多个高和/或低电势值的电势脉冲，并且在所述基板基质中的至少一个开口孔可以用两种以上不同的材料组分的交替铁磁性层填充。所述不同材料组分包括不同的铁磁性元素、不同的非铁磁性元素、不同比例的相同铁磁性元素、或不同比例的相同铁磁性和非铁磁性元素。
对于一个具体实例，所述电镀溶液包括Ni盐和Fe盐，以使所得的第一和第二铁磁性层都包括Ni-Fe合金但具有不同比例的Ni和Fe。
所述支撑基质包括任何合适的材料，例如光致抗蚀剂、抗电子束和x射线的介质材料等，其可以被构图以在其中形成开口孔。优选但不必需，所述支撑基质包括选自如下的材料：Si、SiO2、Si3N4，Al、Al2O3及其混合物。
所述导电基层包括任何导电的材料，例如金属、金属合金、金属硅化物、金属氮化物、掺杂半导体等。优选但不必需，所述导电基层包括选自如下的材料：Au、Cu、Pt、Pd、Ag、Si、GaAs及其合金。
所述脉冲电镀电势具有范围从约-1.0V到-1.8V(相对于饱和甘汞电极或SCE测量的)的高脉冲，和范围从约-0.3V到-1.4V(相对于SCE测量的)的低脉冲，假设高电势脉冲始终具有比之前或之后的低电势脉冲的电势高的电势。此外，脉冲电镀电势可以包括两种以上电势值的高和/或低脉冲，以使形成的纳米结构包括两种以上不同材料组分的交替铁磁性层。此外，所述脉冲电镀电势可以包括下面将更加详细进行描述的连续变化，以使形成的纳米结构包括连续和渐变的组分变化。
本发明的方法还包括对所述交替铁磁性层进行磁化，以形成由位于其间的畴壁将其相互分离的多个相反方向的交替磁畴的步骤。该磁畴和畴壁在施加驱动电流的情况下可以移动经过所述交替铁磁性层。如此，形成磁性存储装置，其中数据可以被存储为磁畴的磁化和畴壁的存在。
根据本发明的另一个方面，提供了一种纳米结构，其具有从约10nm到约1000nm的截面直径，并包括多个不同材料组分的交替铁磁性层。例如，所述铁磁性层的一部分包括第一铁磁性金属元素，并且所述铁磁性层的其他部分包括第二、不同的铁磁性金属元素。可选地，所述铁磁性层都包括第一铁磁性金属元素和第二、不同的铁磁性金属元素，但比例不同。此外，所述铁磁性层的一部分包括铁磁性金属元素和第一非铁磁性金属元素的合金，并且所述铁磁性层的其他部分包括所述相同的铁磁性金属元素和第二、不同的非铁磁性金属元素的合金。此外，所述交替铁磁性层包括相同的铁磁性和非铁磁性金属元素，但比例不同。
在本发明的示例性但不必需的实施例中，所述第一和第二铁磁性层都包括Ni-Fe合金但具有不同比例的Ni和Fe。
本发明的纳米结构还包括由位于其间的畴壁将其相互分离的多个相反方向的交替磁畴。所述磁畴和畴壁在施加驱动电流的情况下可以移动经过所述第一和第二铁磁性层。因此，本发明的纳米结构可以作为磁性存储装置而起作用，其中数据可以被存储为磁畴的磁化和畴壁的存在。
通过下面的描述和所附的权利要求书，本发明的其他方面、特征和优点将更加明显。
附图说明
图1A-1C是说明通过掩模工艺形成金属纳米线的常规自底向上ECD或电镀的处理步骤的截面图。
图2是通过常规的自底向上ECD工艺形成的多个金属纳米线的视图。
图3是根据本发明的一个实施例的包括不同材料组分的交替的第一和第二铁磁性层的组分调制的纳米结构的截面图。
图4是绘制了由两种不同的Ni-Fe电镀溶液沉积的Ni-Fe合金的Fe含量与所施加的电镀电势的函数关系的图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的包括突变交替高和低脉冲的脉冲电镀电势的电势分布。
图6A和6B示出了根据本发明的一个实施例的包含Ni45Fe55和Ni80Fe20合金的交替层的铁磁性纳米线的扫描电子显微镜(SEM)图，该交替层使用具有与图5所示相似的电势分布的脉冲电势电镀形成。示出了在酸性溶液中被蚀刻以选择性除去Ni45Fe55合金之后的线。线的较厚部分包含Ni80Fe20合金，线的较薄部分包含Ni45Fe55合金。
图7示出了根据本发明的一个实施例的包括交替高和低脉冲并在其间具有斜坡周期的脉冲电镀电势的电势分布。
图8示出了根据本发明的一个实施例的包含Ni45Fe55和Ni80Fe20合金的交替层的铁磁性纳米线的SEM图，该交替层使用具有与图7所示相似的电势分布的脉冲电势电镀形成。示出了在酸性溶液中被蚀刻以选择性除去Ni45Fe55合金之后的线。线的较厚部分包含Ni80Fe20合金，线的较薄部分包含Ni45Fe55合金。
图9A-9H示出了不同电势分布的各种示例性脉冲电镀电势。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了许多具体细节，例如具体的结构、成分、材料、尺寸、工艺步骤和技术，为了提供对本发明的彻底理解。然而，本领域的技术人员将意识到本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。此外，没有描述公知的结构或工艺步骤，以不使本发明晦涩。
应该理解，当某一要素例如层、区域或基板被称为“在另一个要素上”时，其可以直接在另一个要素上，或者还存在中间要素。相反，当某一要素被称为“直接在另一个要素上”时，不存在中间要素。也应该理解，当某一要素被称为“与另一个要素连接或耦合”时，其可以与另一个要素直接连接或耦合，或者还存在中间要素。相反，当某一要素被称为“直接与另一个要素连接或耦合”时，不存在中间要素。
这里使用的术语“铁磁性材料”是指可以通过施加外部磁场被磁化并在外部磁场除去之后展现出剩余磁性的任何材料。
这里使用的术语“铁磁性层”是指总体上展现自然磁性的一个或多个叠层结构。本发明的铁磁性层包括至少一个铁磁性元件，具有或不具有附加的铁磁性或非铁磁性元件。
本发明提供了组分调制的铁磁性纳米结构，每个纳米结构具有从约10nm到约1000nm的截面直径并包括不同材料特性的交替铁磁性层。本发明还可以广泛地应用于包括不同材料特性的交替铁磁性层的薄膜结构。
这样的铁磁性纳米结构可以被磁化以形成多个相反方向的交替磁畴，在其之间具有畴壁。磁畴和畴壁可以在铁磁性层中移动，不同材料特性的交替铁磁性层在钉扎畴壁和确保畴壁以非常不连续和精确的增量或步进移动时非常有效，而没有任何漂移。如此，铁磁性纳米结构可以用作存储器存储装置，其中数据被存储为磁畴和畴壁的位置。
具体地，图3示出了多个铁磁性纳米线14的截面图，每个纳米线具有从约10nm到约1000nm的截面直径，并包括不同材料组分的交替的第一和第二铁磁性层14A和14B。
在本发明的一个示例性但不必需的实施例中，每个第一铁磁性层14A包含第一铁磁性材料A，每个第二铁磁性层14B包含第二、不同的铁磁性材料B。在本发明的一个可选实施例中，第一和第二铁磁性层14A和14B都包括第一铁磁性材料A和第二、不同的铁磁性材料B，但是比例不同。在本发明的另一个可选实施例中，每个第一铁磁性层14A包含混合有第一非铁磁性材料C的铁磁性材料A，每个第二铁磁性层14B包含混合有第二、不同的非铁磁性材料D的铁磁性材料A，假设这些非铁磁性材料C和D不会影响层14A和14B的总体铁磁性特性。在本发明的另一个实施例中，第一和第二铁磁性层14A和14B都包括混合有非铁磁性材料C的铁磁性材料A，但是比例不同，假设该非铁磁性材料C不会影响层14A和14B的总体铁磁性特性。
上述的铁磁性材料A和B可以包括任何合适的铁磁性元素。例如，铁磁性材料A和B可以包括一种或多种铁磁性元素，其包括但不限于：Fe、Ni、Co、Gd、Dy、Tb、Ho、Er及其混合物或组合物。该铁磁性材料A和B可以纯的形式存在，或者作为与其他铁磁性或非铁磁性材料的混合物。
上述的非铁磁性材料C和D可以包括任何包括但不限于以下的非铁磁性元素或其混合物：Ru、Mo、Mn、Cr、Si、Ge、Ga、As、Cu、Rh、Pt、Au、Pd等。
图3的铁磁性纳米线可以在小区域中被磁化以形成交替的相反方向的磁畴以及位于其间的畴壁。磁畴和畴壁可以在施加驱动电流的情况下移动。如此，铁磁性纳米线可以用作存储器存储装置，其中数字数据被存储为每个部分14A中的每个磁畴的磁化，并且相邻磁畴之间的畴壁可以被钉扎在部分14B中。在施加驱动电流的情况下当磁畴被移动经过读取或写入设备时，可以通过该读取或写入设备从该存储器存储装置中读取信息或将信息写入该存储器存储装置。
需要注意的是，本发明的铁磁性纳米结构可以具有规则或不规则的截面形状，例如圆形、方形、矩形、三角形、多边形、半圆形、椭圆形等。此外，本发明的铁磁性纳米结构可以是具有相对均质的内部和外部组分的实心纳米棒，或者是具有非磁性的绝缘或高阻半导体芯的管状纳米结构。
尽管如图3所示的铁磁性纳米结构只包括两个不同的铁磁性层，应该理解本发明的铁磁性纳米结构可以包括两个以上不同的层，即可以在交替的第一和第二铁磁性层14A和14B之间提供不同材料组分的附加层，该附加层可以是铁磁性或非铁磁性的。
上述铁磁性纳米线可以通过脉冲ECD工艺形成。具体地，首先形成包含具有至少一个开口孔的支撑基质和导电基层的基板。支撑基质可以包括任何合适的材料，包括但不限于：Si、SiO2、Si3N4，Al、Al2O3及其混合物。因此，开口孔优选具有从约10nm到约1000nm的截面直径。此外，开口孔优选延伸穿过支撑基质到达导电基层，以使导电基层可以用作用于随后电镀的籽晶层。开口孔的形状确定将要形成的铁磁性纳米线的形状。导电基层包括任何适合于电镀的导电材料，其包括但不限于：Au、Cu、Pt、Ag、Si、GaAs及其合金。
例如，阳极化的Al2O3膜或商业可获得的
Figure G2007800480505D00071
膜(由新泽西州弗伦翰公园的Whatman公司制造)可以用于通过在该膜的一侧上溅射金属以形成导电基层来形成本申请的基板，该膜包含其中具有开口孔的氧化铝的支撑基质。
然后，在脉冲电镀电势下在电镀溶液中对上述基板结构进行电镀，以形成交替的不同材料组分的铁磁性层。随后，选择性除去支撑基质以形成希望的铁磁性纳米结构。
这里使用的电镀溶液包括铁磁性金属种的一种或多种盐和一种或多种支撑(supporting)电解质盐。电镀溶液还包括一种或多种成分，例如pH缓冲剂、络合剂、表面活性剂、有机添加物(例如光亮剂或抑制剂)等，用于增强沉积层的材料质量。
例如，电镀溶液包括第一铁磁性金属元素的第一盐和第二、不同的铁磁性金属元素的至少一种附加盐，其可以用于形成交替的包括不同的铁磁性金属元素的铁磁性层，或者包括相同的铁磁性金属元素但比例不同的铁磁性层。可选地，电镀溶液包括铁磁性金属元素的盐和非铁磁性金属元素的至少一种附加盐，其可以用于形成交替的包括铁磁性金属元素和非铁磁性金属元素但比例不同的铁磁性层。此外，电镀溶液包括铁磁性金属元素的盐和第一非铁磁性金属元素的第一附加盐和第二、不同的非铁磁性金属元素的第二附加盐，其可以用于形成交替的包括相同的铁磁性金属元素并混合有不同的非铁磁性金属元素的铁磁性层。
一种示例性电镀溶液包括约0.05-0.5mol/L的硫酸镍、0.01-1mol/L的氯化镍、0.005-0.2mol/L的硫酸亚铁、0.1-0.5mol/L的硼酸、0.1-1mol/L的氯化钠以及0.1-2g/L的糖精钠和0.05-0.1g/L的十二烷基硫酸钠，其可以用于形成交替的包括具有不同Ni和Fe含量的Ni-Fe合金的铁磁性层。
当施加不同的电镀电势时，可以使用相同的电镀溶液沉积不同材料组分的金属层。图4示出了与电镀电势的变化相对应的在电镀的Ni-Fe合金中Fe含量的变化。具体地，在约-1.3V(相对于SCE测量的)的相对低的电镀电势下，利用溶液1和2电镀的Ni-Fe合金中的Fe含量在从约40％到约55％的范围内变化。然而，在约-1.6V(相对于SCE测量的)的相对高的电镀电势下，Fe含量减小到约20％。
因此，通过对上述基板结构的导电基层施加交替高和低脉冲的脉冲电镀电势，可以在连续的电镀工艺中使用相同的电镀溶液形成具有不同材料组分的交替铁磁性层。交替铁磁性层的厚度可以通过每个电势脉冲的持续时间来精确控制。
图5示出了可以用于本发明的示例性脉冲电镀电势的电势分布。具体地，脉冲电镀电势包括电势值E1的低脉冲和电势值E2的高脉冲，高和低脉冲随着时间从一个突变到另一个。优选但不是必需，高脉冲具有从约-1.0V到约-1.8V(相对于SCE测量的)范围的电势值，而低脉冲具有从约-3.0V到约-1.4V(相对于SCE测量)范围的电势值。
图6A示出了包含Ni45Fe55和Ni80Fe20的交替层的铁磁性纳米线的SEM图，该交替层使用具有与图5所示相似的电势分布的脉冲电镀电势通过上述示例性电镀溶液电镀形成。具体地，相对于饱和甘汞电极，高脉冲具有约-1.6V的电势值，低脉冲具有约-1.3V的电势值。在NaOH溶液中溶解Al2O3基质，并在成像之前在HNO3乙醇溶液中蚀刻线。典型地，在NiFe合金中Fe含量越高，在HNO3乙醇溶液中NiFe合金被溶解得越快。因此，包含Ni45Fe55合金的部分显著薄于包含Ni80Fe20合金的部分，因为相对于Ni80Fe20合金选择性蚀刻Ni45Fe55合金。结果，组分调制可以被容易地观察。图6B是图6A中白色圈内的区域放大图。如图6B所示，Ni45Fe55层具有约400nm的厚度，Ni80Fe20层具有约200nm的厚度。
图7示出了在本发明中可以使用的另一个示例性脉冲电镀电势的电势分布。具体地，脉冲电镀电势包括交替的电势值E1的低脉冲和电势值E2的高脉冲，并在E1和E2之间提供斜坡周期(T)。可以通过该斜坡周期更加连续地且渐变地控制电镀层的组分。图8示出了包含Ni45Fe55和Ni80Fe20的交替层的铁磁性纳米线的SEM图，该交替层使用具有与图7所示相似的电势分布的脉冲电镀电势电镀形成。
脉冲电镀电势可以具有任何合适的电势分布，只要该电势分布包含交替的高和低脉冲即可。例如，如图9A-9H所示的附加电势分布也可以用于形成本发明的铁磁性纳米结构。此外，脉冲电镀电流可以包括不同电势值的高脉冲或者不同电势值的低脉冲，或者二者都包括，以使所形成的纳米结构在第一和第二铁磁性层之间包括不同材料组分的附加层。
需要注意的是，本发明广泛地包括具有不同材料组分的交替铁磁性层的任何铁磁性纳米结构。交替铁磁性层的数量可以从2个变化到几百个。此外，每个铁磁性层可以包括混合有任何数量的附加铁磁性或非磁性元素的任何铁磁性元素，只要该层的总体特性保持铁磁性即可。
本发明的铁磁性纳米结构可以用于形成上述存储器存储装置，或者任何其他需要不同材料组分的交替铁磁性层的自旋电子(spinstronic)装置。
尽管在此通过具体的实施例、特征和方面描述了本发明，但是应该认识到本发明并不限于此，而是可以延伸应用于其他的修改、变形、应用和实施例，并且因此所有这些其他的修改、变形、应用和实施例也被认为在本发明的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种方法，包括以下步骤：
形成包括支撑基质的基板结构，所述支撑基质具有至少一个开口孔，所述开口孔延伸穿过所述支撑基质到达导电基层；以及
通过将所述基板结构浸入电镀溶液中，并通过将具有交替高和低脉冲的脉冲电镀电势施加到所述基板结构的所述导电基层，对所述基板结构进行电镀，由此在所述至少一个开口孔中沉积至少多个不同材料组分的交替铁磁性层，所述电镀溶液包括至少一种铁磁性金属元素和一种或多种附加的、不同的铁磁性或非磁性金属元素。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述开口孔具有从约10nm到约1000nm的截面直径。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电镀溶液包括第一铁磁性金属元素和第二、不同的铁磁性金属元素，其中所述沉积的铁磁性层的一部分包括所述第一铁磁性金属元素，并且所述沉积的铁磁性层的其他部分包括所述第二、不同的铁磁性金属元素。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电镀溶液包括第一铁磁性金属元素和第二、不同的铁磁性金属元素，并且其中所述交替铁磁性层都包括所述第一和第二铁磁性金属元素，但比例不同。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述电镀溶液包括铁磁性金属元素和非铁磁性金属元素，并且其中所述交替铁磁性层都包括所述铁磁性金属元素和所述非铁磁性金属元素，但比例不同。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电镀溶液包括铁磁性金属元素、第一非铁磁性金属元素和第二、不同的非铁磁性金属元素，其中所述沉积的铁磁性层的一部分包括所述铁磁性金属元素和所述第一非铁磁性金属元素的合金，并且其中所述沉积的铁磁性层的其他部分包括所述铁磁性金属元素和所述第二、不同的非铁磁性金属元素的合金。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑基质包括选自如下的材料：光致抗蚀剂、抗电子束和x射线的介质材料、及其混合物。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑基质包括选自如下的材料：Si、SiO2、Si3N4、Al、Al2O3及其混合物。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电基层包括选自如下的材料：Au、Cu、Pt、Pd、Ag、Si、GaAs及其合金。
10.根据权利要求1所述的方法，其中相对于饱和甘汞电极(SCE)测量的所述脉冲电镀电势的所述高脉冲范围为从约-1.0V到约-1.8V，并且相对于所述SCE测量的所述脉冲电镀电流的所述低脉冲范围为从约-0.3V到约-1.4V。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲电镀电势包括不同电势值的高脉冲和/或不同电势值的低电势，由此形成两种以上不同材料组分的交替铁磁性层。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述交替铁磁性层进行磁化，以形成由位于其间的畴壁将其相互分离的多个相反方向的交替磁畴，其中所述磁畴和畴壁在施加驱动电流的情况下可以移动经过所述交替铁磁性层。
13.一种纳米结构，具有从约10nm到约1000nm的截面直径，并至少包括多个不同材料组分的交替铁磁性层。
14.根据权利要求13所述的纳米结构，其中所述铁磁性层的一部分包括第一铁磁性金属元素，并且所述铁磁性层的其他部分包括第二、不同的铁磁性金属元素。
15.根据权利要求13所述的纳米结构，其中所述铁磁性层都包括第一铁磁性金属元素和第二、不同的铁磁性金属元素，但比例不同。
16.根据权利要求13所述的纳米结构，其中所述铁磁性层都包括铁磁性金属元素和非铁磁性金属元素，但比例不同。
17.根据权利要求13所述的纳米结构，其中所述铁磁性层的一部分包括铁磁性金属元素和第一非铁磁性金属元素的合金，并且其中所述铁磁性层的其他部分包括所述铁磁性金属元素和第二、不同的非铁磁性金属元素的合金。
18.根据权利要求13所述的纳米结构，其中所述第一和第二铁磁性层都包括Ni-Fe合金但具有不同比例的Ni和Fe。
19.根据权利要求13所述的纳米结构，包括两种以上不同材料组分的交替铁磁性层。
20.根据权利要求13所述的纳米结构，还包括由位于其间的畴壁将其相互分离的多个相反方向的交替磁畴，其中所述磁畴和畴壁在向所述纳米结构施加驱动电流的情况下可以移动经过所述交替铁磁性层。
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