CN103544985A - Method and system for providing magnetic tunneling junctions usable in spin transfer torque magnetic memories - Google Patents
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- CN103544985A CN103544985A CN201310302503.XA CN201310302503A CN103544985A CN 103544985 A CN103544985 A CN 103544985A CN 201310302503 A CN201310302503 A CN 201310302503A CN 103544985 A CN103544985 A CN 103544985A
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Abstract
本发明公开了用于提供可在磁存储器中使用的磁隧道结的方法和系统。该方法和系统提供磁性结。提供自由层、对称性过滤器和被钉扎层。当写电流流过磁性结时,自由层具有可在稳定的状态之间转换的磁矩。对称性过滤器以比具有另一对称性的电荷载流子高的几率传输具有第一对称性的电荷载流子。对称性过滤器位于自由层和被钉扎层之间。自由层和/或被钉扎层位于平面中,在自旋通道中具有在费米能级处的第一对称性的电荷载流子,在另一自旋通道中没有在费米能级处的第一对称性的电荷载流子,并具有垂直于平面的非零磁矩分量。自由层和/或被钉扎层与对称性过滤器具有小于百分之七的至少一个晶格失配。
Methods and systems for providing magnetic tunnel junctions usable in magnetic memories are disclosed. The method and system provide a magnetic junction. Free layers, symmetry filters, and pinned layers are provided. The free layer has a magnetic moment that can be switched between stable states when a write current flows through the magnetic junction. A symmetry filter transmits charge carriers of a first symmetry with a higher probability than charge carriers of another symmetry. Symmetry filters are located between the free layer and the pinned layer. The free layer and/or the pinned layer lie in a plane with charge carriers of the first symmetry at the Fermi level in the spin channel and not at the Fermi level in the other spin channel The charge carriers of the first symmetry of , and have a nonzero magnetic moment component perpendicular to the plane. The free layer and/or the pinned layer have at least one lattice mismatch with the symmetry filter of less than seven percent.
Description
背景技术Background technique
磁存储器,特别地磁随机存取存储器(MRAM),由于它们对于高读/写速度的潜力、耐久性、非易失性以及运行时低的功耗而引起人们越来越多的兴趣。一种类型的MRAM是自旋转移矩随机存取存储器(STT-RAM)。STT-RAM利用通过驱动经过其的电流而被至少部分地写入的磁性结。Magnetic memories, especially Magnetic Random Access Memory (MRAM), are attracting increasing interest due to their potential for high read/write speeds, endurance, non-volatility, and low power consumption during operation. One type of MRAM is spin-transfer torque random-access memory (STT-RAM). STT-RAM utilizes magnetic junctions that are at least partially written by driving a current through them.
图1示出了常规的磁隧道结(MTJ)10,其可以用于常规的STT-RAM中。常规的MTJ10通常位于底接触11上,采用常规的籽层12,并在顶接触16下。常规的MTJ10包括常规的反铁磁(AFM)层20、常规的被钉扎层30、常规的隧穿阻挡层40和常规的自由层50。还示出了常规的覆盖层14。常规的自由层50具有可改变的磁矩52,而常规被钉扎层30的磁矩43是稳定的。更具体地,常规被钉扎层30的磁矩32通过与常规的AFM层20的相互作用而被固定。Figure 1 shows a conventional magnetic tunnel junction (MTJ) 10, which can be used in a conventional STT-RAM. A conventional MTJ 10 is typically located on a
常规的接触12和16用于在电流垂直于平面(CPP)方向或沿如图1所示的z轴驱动电流。流过常规被钉扎层30的电流变得自旋极化并携带角动量。此角动量可以传输到常规的自由层50。如果足够量的角动量被如此传输,则自由层50的磁矩52可以被转换为与被钉扎层30的磁矩平行或反平行。
为了改善STT-RAM的性能,期望优化常规磁性结10的各种因素。例如,常规磁性结10可以设计为期望的临界电流Ic,该临界电流用于转换热稳定的常规自由层50。临界电流可以由以下估算:In order to improve the performance of STT-RAM, it is desirable to optimize various factors of the conventional
其中<H>eff是通过常规自由层50的进动磁矩所见的平均有效磁场,Hk是当沿着易磁化轴施加时转换磁矩52所需的磁场,α是阻尼常数,η是自旋力矩效率,1.5mA表示电流且适于60的热稳定系数(ΔE/kBT),其中ΔE表示热转换的能量势垒,kB是波尔兹曼常数,T是绝对温度。where <H> eff is the average effective magnetic field seen by the precessing magnetic moment of the conventional
常规的磁性结10可以被优化以改善临界电流。设计常规的磁性结10可以包括采用CoFe和/或CoFeB用于常规的被钉扎层30和常规的自由层50。CoFe和CoFeB倾向于具有平面内磁矩,如由磁矩32和52所示。此外,常规的隧道结40通常地为晶体MgO。CoFe和CoFeB与MgO的结合可以导致较低的临界电流。Conventional
尽管常规的磁隧道结10起作用,但是期望进一步改善。例如,期望可在如下的磁存储器中使用的磁性结,该磁存储器可以是较小的、可缩小至较小的尺寸、采用低的临界电流、可容易制造和/或具有其它的特性。Although the conventional
因此,期望一种可在更高密度的STT-RAM中使用的改进的磁性结。Therefore, an improved magnetic junction that can be used in higher density STT-RAM is desired.
发明内容Contents of the invention
所描述的是用于提供磁性结的方法和系统。该方法和系统包括提供自由层、对称性过滤器(symmetry filter)和被钉扎层。自由层具有第一磁矩,当写电流流过磁性结时该第一磁矩可在多个稳定的磁状态之间转换。对称性过滤器以比具有另一对称性的电荷载流子高的几率传输具有第一对称性的电荷载流子。被钉扎层具有被钉扎在特定方向上的第二磁矩。对称性过滤器位于自由层和被钉扎层之间。自由层和被钉扎层中的至少一个在自旋通道中具有在费米能级处的第一对称性的电荷载流子,而在另一个自旋通道中没有在费米能级处的第一对称性的电荷载流子,位于平面中,并具有基本上垂直于平面的非零磁矩分量。自由层和/或被钉扎层与对称性过滤器具有至少一个小于百分之七的晶格失配。在某些方面中,对称性过滤器包括Ge、GaAs和ZnSe中的至少一个。Described are methods and systems for providing magnetic junctions. The method and system include providing a free layer, a symmetry filter and a pinned layer. The free layer has a first magnetic moment that is switchable between a plurality of stable magnetic states when a write current flows through the magnetic junction. A symmetry filter transmits charge carriers of a first symmetry with a higher probability than charge carriers of another symmetry. The pinned layer has a second magnetic moment pinned in a specific direction. Symmetry filters are located between the free layer and the pinned layer. At least one of the free layer and the pinned layer has charge carriers of the first symmetry at the Fermi level in the spin channel and no charge carriers at the Fermi level in the other spin channel Charge carriers of a first symmetry lie in a plane and have a non-zero magnetic moment component substantially perpendicular to the plane. The free layer and/or the pinned layer has at least one lattice mismatch of less than seven percent with the symmetric filter. In certain aspects, the symmetry filter includes at least one of Ge, GaAs, and ZnSe.
附图说明Description of drawings
图1示出了常规的磁隧道结。Figure 1 shows a conventional magnetic tunnel junction.
图2示出了适于在磁存储器中使用的磁性结的示范性实施例。Figure 2 shows an exemplary embodiment of a magnetic junction suitable for use in a magnetic memory.
图3示出了在磁性结的示范性实施例的自由层和/或被钉扎层中对于多子与少子自旋通道的能带结构的示范性实施例。Figure 3 shows an exemplary embodiment of the energy band structure for many-carrier and minority-carrier spin channels in the free layer and/or pinned layer of an exemplary embodiment of a magnetic junction.
图4示出了基于波函数对称性通过对称性过滤器传输电荷载流子的示范性实施例。Figure 4 illustrates an exemplary embodiment of transporting charge carriers through a symmetric filter based on wave function symmetry.
图5示出了适于在磁存储器中使用的磁性结的另一个示范性实施例,其中自由层和被钉扎层两者具有在能米能量处带有对称性的状态,该对称性优先由自旋过滤器层传输。Fig. 5 shows another exemplary embodiment of a magnetic junction suitable for use in a magnetic memory, where both the free layer and the pinned layer have states with symmetry at energy meter energies, the symmetry preferentially Transmitted by the spin filter layer.
图6示出了适于在磁存储器中使用的磁性结的另一个示范性实施例。Figure 6 shows another exemplary embodiment of a magnetic junction suitable for use in a magnetic memory.
图7示出了适于在磁存储器中使用的磁性结的另一个示范性实施例。Figure 7 shows another exemplary embodiment of a magnetic junction suitable for use in a magnetic memory.
图8示出了适于在磁存储器中使用的磁性结的另一个示范性实施例。Figure 8 shows another exemplary embodiment of a magnetic junction suitable for use in a magnetic memory.
图9示出了适于在磁存储器中使用的磁性结的另一个示范性实施例。Figure 9 shows another exemplary embodiment of a magnetic junction suitable for use in a magnetic memory.
图10示出了适于在磁存储器中使用的磁性结的另一个示范性实施例。Figure 10 shows another exemplary embodiment of a magnetic junction suitable for use in a magnetic memory.
图11示出了适于在磁存储器中使用的双磁性结的另一个示范性实施例。Figure 11 shows another exemplary embodiment of a dual magnetic junction suitable for use in magnetic memory.
图12示出了利用磁性结的磁存储器的示范性实施例。Figure 12 shows an exemplary embodiment of a magnetic memory utilizing magnetic junctions.
图13示出了用于制造适于在磁存储器中使用的磁隧道结的方法的示范性实施例。Figure 13 shows an exemplary embodiment of a method for fabricating a magnetic tunnel junction suitable for use in a magnetic memory.
具体实施方式Detailed ways
示范性实施例涉及可在磁装置诸如磁存储器中使用的磁性结以及采用这样的磁性结的装置。给出下面的描述以使得本领域普通技术人员能够制造和使用本发明,并在专利申请及其要求的背景下提供。对示范性实施例以及这里描述的一般原理和特征的各种修改将易于变得显然。示范性实施例主要在特定实施中提供的特定方法和系统方面进行描述。然而,方法和系统将在其它实施中有效操作。诸如“示范性实施例”、“一个实施例”和“另一个实施例”的术语可以指的是相同或不同的实施例以及多个实施例。实施例将关于具有特定部件的系统和/或装置进行描述。然而,系统和/或装置可以包括比示出的更多或更少的部件,并且可以进行这些部件的布置和类型的变化而在不脱离本发明的范围。示范性实施例也将在具有某些步骤的特定方法的背景下进行描述。然而,该方法和系统对于与示范性实施例不一致的具有不同和/或另外的步骤以及不同顺序的步骤的方法有效操作。因此,本发明并不意在被限于所示的实施例,而是被给予与这里描述的原理和特征一致的最宽范围。Exemplary embodiments relate to magnetic junctions usable in magnetic devices, such as magnetic memories, and devices employing such magnetic junctions. The following description is given to enable one of ordinary skill in the art to make and use the invention, and is provided in the context of a patent application and its requirements. Various modifications to the exemplary embodiments, and the general principles and features described herein, will be readily apparent. The exemplary embodiments are described primarily in terms of particular methods and systems provided in particular implementations. However, the methods and systems will operate effectively in other implementations. Terms such as "exemplary embodiment," "one embodiment," and "another embodiment" can refer to the same or different embodiments and multiple embodiments. Embodiments will be described in relation to systems and/or devices having particular components. However, the system and/or device may include more or fewer components than shown, and changes may be made in the arrangement and type of these components without departing from the scope of the invention. Exemplary embodiments will also be described in the context of particular methods having certain steps. However, the methods and systems operate effectively with methods having different and/or additional steps and steps in a different order than the exemplary embodiments. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and features described herein.
用于提供磁性结的方法和系统被描述。该方法和系统包括提供自由层、对称性过滤器和被钉扎层。自由层具有第一磁矩,当写电流通过磁性结时该第一磁矩可在多个稳定的磁状态之间转换。对称性过滤器以比具有其它对称性的电荷载流子高的几率传输具有第一对称性的电荷载流子。被钉扎层具有被钉扎在特定方向上的第二磁矩。对称性过滤器位于自由层和被钉扎层之间。自由层和被钉扎层中的至少一个在一个自旋通道中具有在费米能级处的第一对称性的电荷载流子,而在其它自旋通道中没有在费米能级处的第一对称性的电荷载流子,并在平面中,并且具有基本上垂直于平面的非零磁矩分量。自由层和/或被钉扎层与对称性过滤器具有小于百分之七的至少一个晶格失配。在某些方面中,该至少一个晶格失配可以小于百分之三或百分之四。在某些方面中,对称性过滤器包括Ge、GaAs和ZnSe中的至少一个。Methods and systems for providing magnetic junctions are described. The method and system include providing a free layer, a symmetry filter, and a pinned layer. The free layer has a first magnetic moment that is switchable between a plurality of stable magnetic states when a write current is passed through the magnetic junction. The symmetry filter transmits charge carriers with a first symmetry with a higher probability than charge carriers with other symmetries. The pinned layer has a second magnetic moment pinned in a specific direction. Symmetry filters are located between the free layer and the pinned layer. At least one of the free layer and the pinned layer has charge carriers of the first symmetry at the Fermi level in one spin channel and none at the Fermi level in the other spin channel The charge carriers of the first symmetry are in a plane and have a nonzero magnetic moment component substantially perpendicular to the plane. The free layer and/or the pinned layer have at least one lattice mismatch with the symmetry filter of less than seven percent. In certain aspects, the at least one lattice mismatch can be less than three or four percent. In certain aspects, the symmetry filter includes at least one of Ge, GaAs, and ZnSe.
示范性实施例在具有一定成分的特定磁性结和磁存储器的背景下描述。本领域普通技术人员将容易认识到,本发明与具有其它和/或另外成分和/或其它特征的磁性结和存储器的使用一致,该其它和/或另外成分和/或其它特征与本发明不一致。该方法和系统还在对自旋转移现象的当前理解的背景下描述。因此,本领域普通技术人员将容易认识到,该方法和系统的表现的理论解释是基于自旋转移的该当前理解进行。本领域普通技术人员还将易于认识到,该方法和系统在与基板具有特定关系的结构的背景下描述。然而,本领域普通技术人员将易于认识到,该方法和系统与其它的结构一致。此外,该方法和系统在某些层为合成和/或简单的背景下描述。然而,本领域普通技术人员将易于认识到,所述层可以具有另外的结构。此外,该方法和系统在具有特定层的磁性结的背景下描述。然而,本领域普通技术人员将易于认识到,也可以采用具有与该方法和系统不一致的另外和/或不同层的磁性结。而且,一定的成分被描述为磁性的、铁磁性的和亚铁磁的。如这里使用的,术语磁性的可以包括铁磁的、亚铁磁的或类似的结构。因此,如这里所使用的,术语“磁性的”或“铁磁的”包括但不限于铁磁体和亚铁磁体。该方法和系统还在单个元件的背景下描述。然而,本领域普通技术人员将易于认识到,该方法和系统与具有多个元件的磁存储器的使用一致。此外,如这里所用的,“平面内”基本上在磁性结的一个或多个层的平面内或与其平行。相反地,“垂直”对应于基本上与磁性结的一个或多个层垂直的方向。Exemplary embodiments are described in the context of specific magnetic junctions and magnetic memories having certain compositions. Those of ordinary skill in the art will readily recognize that the present invention is consistent with the use of magnetic junctions and memories having other and/or additional components and/or other features not consistent with the present invention . The method and system are also described in the context of the current understanding of the spin transfer phenomenon. Accordingly, one of ordinary skill in the art will readily recognize that theoretical explanations of the performance of the methods and systems are based on this current understanding of spin transfer. Those of ordinary skill in the art will also readily recognize that the methods and systems are described in the context of structures having a particular relationship to a substrate. However, one of ordinary skill in the art will readily recognize that the methods and systems are consistent with other structures. Furthermore, the methods and systems are described in the context of certain layers being synthetic and/or simple. However, one of ordinary skill in the art will readily recognize that the layers may have alternative structures. Furthermore, the methods and systems are described in the context of magnetic junctions with specific layers. However, one of ordinary skill in the art will readily recognize that magnetic junctions having additional and/or different layers inconsistent with the methods and systems may also be employed. Also, certain compositions are described as magnetic, ferromagnetic and ferrimagnetic. As used herein, the term magnetic may include ferromagnetic, ferrimagnetic or similar structures. Thus, as used herein, the terms "magnetic" or "ferromagnetic" include, but are not limited to, ferromagnets and ferrimagnets. The methods and systems are also described in the context of individual components. However, one of ordinary skill in the art will readily recognize that the method and system are consistent with the use of magnetic memories having multiple elements. Also, as used herein, "in-plane" is substantially in or parallel to the plane of one or more layers of the magnetic junction. Conversely, "vertical" corresponds to a direction substantially perpendicular to one or more layers of the magnetic junction.
图2示出了磁性结100的示范性实施例。例如,磁性结100可以在磁存储器中使用,其中电流在CPP方向上被驱动经过磁性结100。为了清晰起见,图2没有按比例绘制,磁性结100的某些部分可能被省略。磁性结100包括被钉扎层110、自旋过滤器120和自由层130。磁性结100还可以包括其它层(未示出)。FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a
自由层130是具有可改变的磁矩131的磁层。磁矩131示出为在两端具有箭头以表示磁矩131可以改变方向。当写电流流过磁性结100时,磁矩131可在稳定的磁状态之间转换。因此,在图2所示的示范性实施例中,自旋转移矩可以用于转换自由层130的磁矩131。例如,在z方向上驱动的电流能够将磁矩131转换为平行于或反平行于被钉扎层110的磁矩111。在某些实施例中,自由层130具有至少一纳米且不大于十纳米的厚度。然而,其它的厚度是可以的。尽管示出为具有单一磁矩131的简单层,但是自由层130也可以包括多个铁磁层和/或非磁层。例如,自由层130可以为合成反铁磁(SAF),包括通过一个或多个薄层诸如Ru反铁磁耦合或铁磁耦合的磁层。自由层130也可以是另外的多层,其中一个或多个子层是磁性的。也可以采用其它结构用于自由层130。The
在所示的实施例中,自由层130具有沿着磁矩131的易磁化轴。磁矩131沿着易磁化轴是稳定的。在所示的实施例中,磁矩具有平面内的分量。换言之,磁矩131具有基本上在自由层130的平面内的分量。因此,在所示的实施例中,磁矩131具有与x-y平面平行的分量。另外,自由层磁矩131具有基本上垂直于平面的分量。换言之,自由层磁矩131具有平行于图2的z轴的分量。在某些实施例中,磁矩131可以垂直于平面。在这样的实施例中,磁矩131的平面内分量为零。在这样的实施例中,自由层130可以包括诸如AlMn的材料。在某些这样的实施例中,自由层130可以由处于L10相的AlMn组成,具有垂直于该平面的(100)轴。在其它实施例中,自由层130可以包括MnGa和/或MnIn。In the illustrated embodiment,
对称性过滤器120是以比具有另一对称性的电荷载流子高的几率传输具有第一对称性的电荷载流子的层。传输可以经由隧穿。在某些实施例中,对称性过滤器120仅以较高的几率传输具有第一对称性的电荷载流子。所有其它的对称性将具有较低的传输几率。例如,对称性过滤器120可以为具有(100)织构(texture)的晶体MgO。这样的层以比具有其他对称性的波函数的电流载流子高的几率来传输在(100)方向上具有Δ1对称性的波函数的电流载流子。因此,对称性过滤器120可以被认为以类似于过滤器的方式作用,该过滤器让具有第一对称性的电流载流子通过,而不让具有其它对称性的电流载流子通过。在其它实施例中,可以使用其它的材料。例如,可以采用SrSnO3。尽管用作隧穿势垒的绝缘体被描述为用于对称性过滤器120,但是在其它实施例中,可以采用具有其它电特性的其它材料。The
被钉扎层110具有被钉扎在特定方向上的磁矩111。例如,磁矩111可以被AFM层(未示出)、硬磁体(未示出)或经由某些其它机构钉扎。所示的被钉扎层110是简单层,由单一磁层组成。尽管示出为具有单一磁矩111的简单层,但是被钉扎层110可以包括多层。例如,被钉扎层110可以是包括通过一个或多个薄层诸如Ru反铁磁或铁磁耦合的磁层的SAF。被钉扎层110也可以为另外的多层,其中一个或多个子层为磁性的。也可以采用用于被钉扎层110的其它结构。The pinned
在所示的实施例中,磁矩111被钉扎使得其具有平面内分量。换言之,磁矩111具有基本上在被钉扎层110的平面内的分量。因此,在所示的实施例中,磁矩111具有平行于x-y平面的分量。另外,磁矩111具有基本上垂直于平面的分量。换言之,磁矩111具有平行于图2的z轴的分量。在某些实施例中,磁矩111具有零平面内分量。在这样的实施例中,被钉扎层110可以包括诸如AlMn的材料。在某些这样的实施例中,被钉扎层110可以由处于L10相且具有(100)取向的AlMn组成。在其它实施例中,被钉扎层100可以包括MnGa。In the illustrated embodiment, the
自由层130和/或被钉扎层110构造为使得层110和130中的至少一个在一个自旋通道中在费米能级处具有被对称性过滤器120传输的对称性的电荷载流子。此外,自由层130和被钉扎层110中的至少一个在另一个自旋通道中没有在费米能级处的对称性的电荷载流子。这样的自由层和/或被钉扎层110还具有其垂直于平面的磁化分量131/111。例如,自由层130和/或被钉扎层110可以在多子自旋通道中具有在费米能级处带有对称性的电荷载流子,但是在少子自旋通道中没有在费米能级处具有对称性的电荷载流子。在铁磁材料中,多子自旋通道具有其自旋与净磁化方向对齐的电子。少子自旋通道电子具有其反平行于多子自旋通道电子的自旋。对于传输具有Δ1对称性的电流载流子的对称性过滤器120,例如具有(100)织构的MgO,层110和/或130可以在多子自旋通道中具有在费米能级处的Δ1对称性的电流载流子。然而,少子自旋通道或者不具有Δ1对称性的电流载流子,或者具有与费米能级间隔开的Δ1对称性的电流载流子。在某些实施例中,具有这些特性的层110和/或130也具有垂直于平面的磁化。
例如,已经发现,包括L10相和(100)取向的AlMn的自由层130和/或被钉扎层110具有垂直磁矩并具有在费米能级处的期望对称性。更具体地,如果被钉扎层110包括其(100)轴垂直于平面的L10相的AlMn,则被钉扎层110将具有垂直于平面的磁矩111。此外,被钉扎层110将在多子自旋通道中具有在费米能级处带有Δ1对称性的电荷载流子。对于多子自旋通道具有Δ1对称性的电荷载流子因此更可能传输电流通过被钉扎层110。具有这样的成分和结构的被钉扎层110在少子通道中没有在(001)方向上具有Δ1对称性的电荷载流子。这样的层的示范性实施例的能带结构160在图3中示出。然而,应注意,所示的能带仅是举例说明的目的,而不旨在精确地反映这样的材料的能带结构。如能带结构中可见,多子自旋通道具有在费米能级处的Δ1对称性的电荷载流子。因而,Δ1对称性电荷载流子很可能携载电流通过被钉扎层110。具有相同的晶体结构和成分的自由层110可以具有类似的性质。类似地,自由层130和/或被钉扎层110可以包括MnGa并具有与上面描述的那些类似的性质。For example, it has been found that the
这样的被钉扎层110和/或自由层130可以用于与自旋过滤器120结合,该自旋过滤器120对于传输具有Δ1对称性的电荷载流子具有高的几率,而对于传输具有其他对称性的波函数的电荷载流子具有较低的几率。因此,尽管对于电荷载流子的所有波函数被预期在绝缘自旋过滤器中衰减,但是Δ1波函数衰减更缓慢。从传输和反射的观点来看,具有Δ1对称性的电荷载流子以比具有其他对称性的波函数的电子高的几率被传输。没有被传输的电荷载流子可以被反射。例如,具有(100)取向的MgO倾向于以比具有其他对称性的波函数的电子高的几率传输具有特定Δ1对称性的波函数的电子。图4示出了与其它对称性情形相比Δ1波函数在MgO中的相对慢的衰减。因为多子自旋通道具有在费米能级处的Δ1对称性,所以被钉扎层110和自由层130中来自费米能级的多子电荷电流子很可能传输通过自旋过滤器120。结果,可以实现高程度的自旋极化。因此,可以改善自旋力矩引发转变的效率,并减小临界电流。以这样的方式,磁性结100以类似于常规磁性结100的方式作用,其采用在多子自旋通道中具有在费米能级处的Δ1电子而在少子自旋通道中没有在费米能级处的Δ1电子的CoFe。Such a pinned
此外,对于诸如AlMn的材料,磁矩111/131可以垂直于平面。因此,对于AlMn,量<H>eff/Hk为1或接近于1。此特征也可以降低临界电流。结果,可以改善磁性结100的性能。因此,磁性结100可以使用在具有改善性能的磁存储器诸如STT-RAM中。磁性结100的其它应用也是可以的。Furthermore, for materials such as AlMn, the
另外,对称性过滤器120可以具有相对于被钉扎层110和/或自由层130的另外的特性。在某些实施例中,邻接对称性过滤器120的层110和130中的一个或二者之间的晶格失配会期望是低的。例如,层120与层110和/或130之间的晶格失配可以小于百分之七。在某些实施例中,层120与层110和/或130之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。晶格失配是对于邻接层的晶格位置之间的差异。因此,晶格失配取决于层的晶格常数和层的织构二者。较小的晶格失配可以导致磁层110和/或130具有期望磁各向异性的增大的几率。在某些实施例中,MgO(001)可以具有与L10AlMn的至少百分之七的晶格失配。在某些实施例中,此较大的晶格失配会导致被钉扎层110和/或自由层130具有不同的磁各向异性。此失配引起的磁各向异性会导致对于自由层130和/或被钉扎层110的平面内磁矩。在某些实施例中,这是不期望的。此外,在某些情况下,晶格失配会不利地影响能带结构。这会导致电流载流子的减小的极化,这是不期望的。因此,期望减小晶格失配以实现期望的磁各向异性和/或自旋极化。例如,自由层130和/或被钉扎层110可以具有较高的垂直磁各向异性和垂直于平面的磁矩。类似地,自由层130和/或被钉扎层110可以在多子自旋通道中具有更多的电子而在其它自旋通道中具有更少(或没有)电子。Additionally, the
减小晶格失配可以以许多方式实现。在某些实施例中,对称性过滤器120的晶格收缩或扩张以接近于被钉扎层110和/或自由层130的晶格。例如,对称性过滤器120中采用的MgO的晶格常数可以大于被钉扎层110和/或自由层130中采用的材料(例如,AlMn L10)的晶格常数。因此,对称性过滤器层120的晶格期望被收缩。在某些实施例中,这通过采用Ge、GaAs、ZnSe或其它对称性过滤器实现,它们具有比对称性过滤器120中的MgO的晶格常数小的晶格常数。因此,对称性过滤器120的晶格常数接近于用于被钉扎层110/自由层130的AlMn L10和/或其它材料的晶格常数。对称性过滤器层120与被钉扎层110和/或自由层130之间所产生的晶格失配可以小于百分之七。在某些实施例中,对称性过滤器层120和层110和/或130之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。因此,用于对称性层120的材料的晶格可以被收缩以接近于被钉扎层110和/或自由层130的晶格。在其它实施例中,被钉扎层110和/或自由层130的晶格可以被扩大。在某些实施例中,这可以通过掺杂或者可增加层110和/或130中采用的AlMn或其它材料的晶格常数的其它手段实现。在其它实施例中,其它材料可以用于层110和/或130。例如,可以采用MnGa和/或MnIn。然而,期望用于更接近地匹配晶格的手段不过度地干扰层110和130的磁性质。Reducing the lattice mismatch can be achieved in many ways. In some embodiments, the lattice of the
图5示出了可在磁存储器中使用的磁性结100’的另一个示范性实施例。为了清晰起见,图5没有按比例。磁性结100’包括与图2所示的磁性结100类似的成分。因此,类似的成分被类似地标示。因此,磁性结100’包括被钉扎层110’、对称性过滤器120’和自由层130’,分别类似于被钉扎层110、对称性过滤器120和自由层130。还示出了籽层102、钉扎层104和覆盖层106。在其它实施例中,籽层102、钉扎层104和/或覆盖层106可以被省略。另外,还可以提供接触(未示出)以在期望的方向上驱动电流。籽层102可以用于为钉扎层104的期望晶体结构提供模板。钉扎层104可以包括AFM层、硬磁体或用于钉扎被钉扎层110’的磁化的其它材料。Figure 5 shows another exemplary embodiment of a magnetic junction 100' that may be used in a magnetic memory. For clarity, Figure 5 is not to scale. Magnetic junction 100' includes similar components to
在所示的实施例中,被钉扎层110’的磁矩111’和自由层130’的磁矩131’垂直于平面。另外,自由层130’和被钉扎层110’二者构造为使得层110’和130’的每个在第一自旋通道诸如多子自旋通道中具有在费米能级处以较高的几率被对称性过滤器传输的对称性的电荷载流子。在某些实施例中,自由层130’和被钉扎层110’中的至少一个在其它自旋通道(例如,少子自旋通道)中没有在费米能级处的对称性的电荷载流子。例如,被钉扎层110’和自由层130’二者可以包括具有L10晶体结构和垂直于平面的(100)轴的AlMn。这样的材料在多子自旋通道中具有在费米能级处的Δ1电子,但是在少子自旋通道中没有在(100)方向上的Δ1电子。另外,具有(100)织构的MgO或SrSnO3可以用作自旋过滤器120’。在某些实施例中,对称性过滤器120’和层110’和/或130’之间的晶格失配小于百分之七。在某些实施例中,对称性过滤器120’和层110’和/或130’之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。例如,对称性过滤器120’可以包括Ge、GaAs和或ZnSe。被钉扎层110’和/或自由层130’可以包括MnGa和/或MnIn。In the illustrated embodiment, the magnetic moment 111' of the pinned layer 110' and the magnetic moment 131' of the free layer 130' are perpendicular to the plane. In addition, both the free layer 130' and the pinned layer 110' are configured such that each of the layers 110' and 130' has a higher value at the Fermi level in a first spin channel, such as a multi-sub-spin channel. Symmetrical charge carriers that are likely to be transported by the symmetry filter. In certain embodiments, at least one of the free layer 130' and the pinned layer 110' has no symmetric charge-carrying at the Fermi level in other spin channels (e.g., minority spin channels) son. For example, both the pinned
磁性结100’共享磁性结100的益处。因为磁矩111’和131’垂直于平面,所以量<H>eff/Hk为一。另外,可以改善自旋极化效率。因此,可以提高磁性结的性能。
图6示出了适于在磁存储器中使用的磁性结100”的另一个示范性实施例。为了清晰起见,图6没有按比例。磁性结100”包括与磁性结100/100’类似的成分。因此,类似的成分被类似地标示。因此,磁性结100”包括被钉扎层110”、对称性过滤器120”和自由层130”,分别类似于被钉扎层110/110’、对称性过滤器120/120’和自由层130/130’。还示出了籽层102’、钉扎层104’和覆盖层106’。在其它实施例中,籽层102’、钉扎层104’和/或覆盖层106’可以被省略。籽层102’可以用于为钉扎层104’的期望晶体结构提供模板。钉扎层104’可以包括AFM层、硬磁体或用于钉扎被钉扎层110”的磁化的其它材料。另外,还可以提供接触(未示出)以在期望的方向上驱动电流。Figure 6 shows another exemplary embodiment of a
在所示的实施例中,自由层130”的磁矩131”垂直于平面。另外,自由层130”构造为使得该层和130’在自旋通道诸如多子自旋通道中具有在费米能级处以较高的几率被对称性过滤器120''传输的对称性的电荷载流子。在某些实施例中,自由层130”在其它自旋通道诸如少子自旋通道中没有在费米能级处的对称性的电荷载流子。例如,自由层130”可以包括具有L10晶体结构和垂直于平面的(100)轴的AlMn。另外,具有(100)织构的MgO或SrSnO3可以用作自旋过滤器120”。被钉扎层110”可以包括其它的磁材料。例如,被钉扎层110”包括bcc(001)Fe、bcc(001)Co和/或bcc(001)FeCo。在某些实施例中,被钉扎层110”还可以具有其垂直于平面的磁化(图6中未示出)。然而,其它的取向是可以的。在某些实施例中,对称性过滤器120”与层110”和/或130”之间的晶格失配小于百分之七。在某些实施例中,对称性过滤器层120”与层110”和/或130”之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。例如,对称性过滤器120”可以包括Ge、GaAs和/或ZnSe。被钉扎层110”和/或自由层130”可以包括MnGa和/或MnIn。In the illustrated embodiment, the
磁性结100”共享磁性结100/100’的益处。因为磁矩131’垂直于平面,所以量<H>eff/Hk为一。另外,可以改善自旋极化效率。因此,可以提高磁性结100”的性能。The
图7示出了适于在磁存储器中使用的磁性结100’’’的另一个实施例。为了清晰起见,图7没有按比例。磁性结100’’’包括与磁性结100/100’/100”类似的成分。因此,类似的成分被类似地标示。因此,磁性结100’’’包括被钉扎层110’’’、对称性过滤器120’’’和自由层130’’’,分别类似于被钉扎层110/110’/110”、对称性过滤器120/120’120”和自由层130/130’/130”。还示出了籽层102”、钉扎层104”和覆盖层106”。在其它实施例中,籽层102”、钉扎层104”和/或覆盖层106”可以被省略。籽层102”可以用于为钉扎层104”的期望晶体结构提供模板。钉扎层104’’’可以包括AFM层、硬磁体或其它用于钉扎被钉扎层100’’’的磁化的材料。另外,还可以提供接触(未示出)以在期望的方向上驱动电流。FIG. 7 shows another embodiment of a magnetic junction 100'' suitable for use in a magnetic memory. For clarity, Figure 7 is not to scale. Magnetic junction 100''' includes similar components to
在所示的实施例中,被钉扎层110’’’的磁矩111’’’垂直于平面。另外,被钉扎层110’’’构造为使得被钉扎层110’’’在多子自旋通道中具有在费米能级处被对称性过滤器120’’’传输的对称性的电荷载流子。在某些实施例中,被钉扎层110’’’在少子自旋通道中没有在费米能级处的对称性的电荷载流子。例如,被钉扎层110’’’可以包括具有L10晶体结构和垂直于平面的(100)轴的AlMn。另外,具有(100)织构的MgO或SrSnO3可以用作自旋过滤器120’’’。自由层130’’’可以包括其它的磁材料。例如,自由层130’’’包括bcc(001)Fe、bcc(001)Co和/或bcc(001)FeCo。在所示的实施例中,自由层130’’’具有其垂直于平面的磁化131’’’。然而,其它的取向是可以的。在某些实施例中,对称性过滤器120’’’与层110’’’和/或130’’’之间的晶格失配小于百分之七。在某些实施例中,对称性过滤器120’’’与层110’’’和/或130’’’之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。例如,对称性过滤器120’’’可以包括Ge、GaAs和/或ZnSe。被钉扎层110’’’和/或自由层130’’’可以包括MnGa和/或MnIn。In the illustrated embodiment, the magnetic moment 111'' of the pinned layer 110''' is perpendicular to the plane. In addition, the pinned layer 110''' is configured such that the pinned layer 110''' has an electrical symmetry in the multi-sub-spin channel that is transmitted by the symmetry filter 120''' at the Fermi level. load streamer. In some embodiments, the pinned layer 110'' has no symmetric charge carriers at the Fermi level in the minority spin channel. For example, the pinned
磁性结100’’’共享磁性结100/100’/100’’的益处。因为磁矩111’’’垂直于平面,所以量<H>eff/Hk为一。另外,可以改善自旋极化效率。因此,可以提高磁性结100’’’的性能。Magnetic junction 100''' shares the benefits of
图8示出了适于在磁存储器中使用的磁性结200的另一示范性实施例。为了清晰起见,图8没有按比例。磁性结200包括与图2和5中所示的磁性结100/100’类似的成分。因此,类似的成分被类似地标示。因此,磁性结200包括被钉扎层210、对称性过滤器220和自由层230,分别类似于被钉扎层110/110’、对称性过滤器120/120’和自由层130/130’。还示出了籽层202、钉扎层204和覆盖层206,分别类似于籽层102、钉扎层104和覆盖层106。在其它实施例中,籽层202、钉扎层204和/或覆盖层206可以被省略。另外,还可以提供接触(未示出)以在期望的方向上驱动电流。FIG. 8 shows another exemplary embodiment of a
在所示的实施例中,被钉扎层210和自由层230是SAF。因此,被钉扎层210包括通过非磁间隔层214分隔的铁磁层212和216。类似地,自由层230包括通过非磁间隔层234分隔的铁磁层232和236。间隔层214和234典型地为Ru。在所示的实施例中,被钉扎层210的磁矩211和215以及自由层230的磁矩231和235垂直于平面。此外,自由层130’和被钉扎层110’二者构造为使得层210和230的每个在自旋通道诸如多子自旋通道中具有在费米能级处被对称性过滤器220传输的对称性的电荷载流子。在某些实施例中,自由层230和被钉扎层210中的至少一个在其它自旋通道诸如少子自旋通道中没有在费米能级处的对称性的电荷载流子。例如,被钉扎层210的铁磁层212和216以及自由层230的铁磁层232和236二者可以包括具有L10晶体结构和垂直于平面的(100)轴的AlMn。然而,对于这样的实施例,间隔层214和234能够允许铁磁层212和216之间以及层232和236之间的反铁磁耦合。此外,间隔层214和234将为层216和236的期望晶体结构和织构提供合适的生长模板。此外,具有(100)织构的MgO或SrSnO3可以用作自旋过滤器220。在某些实施例中,对称性过滤器220与层216和/或232之间的晶格失配小于百分之七。在某些实施例中,对称性过滤器220与层216和/或232之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。例如,对称性过滤器220可以包括Ge、GaAs和/或ZnSe。层232和/或层216可以包括MnGa和/或MnIn。In the illustrated embodiment, the pinned
图9示出了适于在磁存储器中使用的磁性结200’的另一个示范性实施例。为了清晰起见,图9没有按比例。磁性结200’包括与磁性结100/100’/200类似的成分。因此,类似的成分被类似地标示。因此,磁性结200’包括被钉扎层210’、对称性过滤器220’和自由层230’,分别类似于层210/110/110’、220/120/120’和230/130/130’。还示出了籽层202’、钉扎层204’和覆盖层206’。在其它实施例中,籽层202'、钉扎层204’和/或覆盖层206’可以被省略。籽层202’可以用于为钉扎层204’的期望晶体结构提供模板。钉扎层204’可以包括AFM层、硬磁体或用于钉扎被钉扎层210’’的磁化的其他材料。此外,还可以提供接触(未示出)以在期望的方向上驱动电流。Figure 9 shows another exemplary embodiment of a magnetic junction 200' suitable for use in a magnetic memory. For clarity, Figure 9 is not to scale. Magnetic junction 200' includes similar components to
在所示的实施例中,自由层230’是SAF,包括与层232、234和236类似的层232’、234’和236’。在所示的实施例中,自由层230’的磁矩231和235垂直于平面。在其它实施例中,被钉扎层210’的磁矩垂直于平面。此外,自由层230’构造为使得层230’在多子自旋通道中具有在费米能级处被对称性过滤器220'传输的对称性的电荷载流子。在某些实施例中,自由层230’在少子自旋通道中没有在费米能级处的对称性的电荷载流子。例如,自由层230’可以包括具有L10晶体结构和垂直于平面的(100)轴的AlMn。另外,具有(100)织构的MgO或SrSnO3可以用作自旋过滤器220’。In the illustrated embodiment, the
在所示的实施例中,自由层230’的磁矩231’和235’垂直于平面。此外,自由层230’构造为使得层230’在一个自旋通道中具有在费米能级处以较高几率被对称性过滤器传输的对称性的电荷载流子。例如,多子自旋通道可以包括在费米能级处的对称性的电荷载流子。在某些实施例中,自由层230’在其它自旋通道诸如少子自旋通道中没有在费米能级处以较高几率被传输的对称性的电荷载流子。例如,自由层130’可以包括具有L10晶体结构和垂直于平面的(100)轴的AlMn。此外,具有(100)织构的MgO或SrSnO3可以用作自旋过滤器220’。被钉扎层210’可以包括其它的磁材料。例如,被钉扎层210’包括bcc(001)Fe、bcc(001)Co和/或bcc(001)FeCo。尽管被钉扎层的磁矩211’示出为垂直于平面,但是其它的取向是可以的。在某些实施例中,对称性过滤器220’与层210’和/或232’之间的晶格失配小于百分之七。在某些实施例中,对称性过滤器220’与层210’和/或232’之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。例如,对称性过滤器220’可以包括Ge、GaAs和/或AnSe。层232’和/或层210’可以包括MnGa和/或MnIn。In the illustrated embodiment, the magnetic moments 231' and 235' of the free layer 230' are perpendicular to the plane. Furthermore, the free layer 230' is configured such that the layer 230' has, in a spin channel, symmetric charge carriers that are transported by the symmetry filter with high probability at the Fermi level. For example, a multisub-spin channel may include symmetric charge carriers at the Fermi level. In some embodiments, the free layer 230' is devoid of symmetric charge carriers that are transported with higher probability at the Fermi level in other spin channels, such as minority spin channels. For example, the
图10示出了适于在磁存储器中使用的磁性结200”的另一个示范性实施例。为了清晰起见,图10没有按比例。磁性结200”包括与磁性结100/100”/200/200’类似的成分。因此,类似的成分被类似地标示。因此,磁性结200”包括被钉扎层210”、对称性过滤器220”和自由层230”,分别类似于层210/210’/110/110’、220/220’/120/120’和230/230’/130/130’。还示出了籽层202”、钉扎层204”和覆盖层206”。在其它实施例中,籽层202”、钉扎层204”和/或覆盖层206”可以被省略。籽层202”可以为钉扎层204”的期望晶体结构提供模板。钉扎层204”可以包括AFM层、硬磁体或用于钉扎被钉扎层210”的磁化的其他材料。此外,还可以提供接触(未示出)以在期望的方向上驱动电流。FIG. 10 shows another exemplary embodiment of a
在所示的实施例中,被钉扎层210”是SAF,包括与层212、214和216类似的层212’、214’和216’。在所示的实施例中,被钉扎层210”的磁矩211’和215’垂直于平面。在其它实施例中,自由层230”的磁矩垂直于平面。此外,被钉扎层210”构造为使得层210”在自旋通道(例如,多子自旋通道)中具有在费米能级处以较高几率被对称性过滤器220''传输的对称性的电荷载流子。在某些实施例中,被钉扎层210”在其它自旋通道(例如,少子自旋通道)中没有在费米能级处的对称性的电荷载流子。例如,被钉扎层210”可以包括具有L10晶体结构和垂直于平面的(100)轴的AlMn。此外,具有(100)织构的MgO或SrSnO3可以用作自旋过滤器220”。In the illustrated embodiment, pinned
在所示的实施例中,被钉扎层210”的磁矩211和215垂直于平面。此外,被钉扎层210”构造为使得层210”在一个自旋通道诸如多子自旋通道中具有在费米能级处以较高的几率被对称性过滤器220''传输的对称性的电荷载流子。在某些实施例中,被钉扎层210”在其他自旋通道诸如少子自旋通道中没有在费米能级处的对称性的电荷载流子。例如,被钉扎层210”可以包括具有L10晶体结构和垂直于平面的(100)轴的AlMn。此外,具有(100)织构的MgO或SrSnO3可以用作自旋过滤器220”。自由层230”可以包括其它的磁材料。例如,自由层230”包括bcc(001)Fe、bcc(001)Co和/或bcc(001)FeCo。尽管自由层的磁矩231”示出为垂直于平面,但是其它的取向是可以的。在某些实施例中,对称性过滤器220”与层216’和/或230”之间的晶格失配小于百分之七。在某些实施例中,对称性过滤器220”与层216’和/或230”之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。例如,对称性过滤器220”可以包括Ge、GaAs和/或ZnSe。层230”和/或层216’可以包括MnGa和/或MnIn。In the illustrated embodiment, the
磁性结200、200’和200”共享磁性结100/100’/100”的益处。因为层210/210’/210”和230/230’/230”的磁矩可以垂直于平面,所以量<H>eff/Hk为一。此外,可以改善自旋极化效率。因此,可以提高磁性结200、200’和200”的性能。
图11示出了适于在磁存储器中使用的磁性结300的另一个示范性实施例。为了清晰起见,图11没有按比例。磁性结300包括与图2和5-10中所示的磁性结100/100’/100”/200/200’/200”类似的成分。因此,类似的成分进行类似的标示。因此,磁性结300包括被钉扎层310、对称性过滤器320和自由层330,分别类似于被钉扎层110/110’/210、对称性过滤器120/120’/220和自由层130/130’/230。还示出了籽层302、钉扎层304和覆盖层306,分别类似于籽层102/102’/102”/202/202’/202”、钉扎层104/104’/104”/204/204’/204”204’’’和覆盖层106/106’/106”/206/206’/206”。在其它实施例中,籽层302、钉扎层304和/或覆盖层306可以被省略。磁性结300还包括另外的间隔层340、另外的被钉扎层350和另外的钉扎层360。因此,磁性结300可以被认为是包括类似于磁元件100/100’/100”/200/200’/200”的磁元件加上另外的层340、350和360。FIG. 11 shows another exemplary embodiment of a
在所示的实施例中,另外的间隔层340可以为隧穿势垒层。在其它实施例中,另外的间隔层340可以为导电的。此外,在某些实施例中,另外的间隔层340可以为对称性过滤器,诸如上述的MgO。另外的被钉扎层350可以类似于层110/110’/110”/110’’’/210/210’/210”。因此,被钉扎层350可以在自旋通道诸如多子自旋通道中具有在费米能级处以较高的几率被对称性过滤器320传输的对称性的电荷载流子。在某些实施例中,另外的被钉扎层350在另一自旋通道诸如少子自旋通道中没有在费米能级处的对称性的电荷载流子。例如,被钉扎层350两者可以包括具有L10晶体结构和垂直于平面的(100)轴的AlMn。另外的被钉扎层的磁矩351可以因此垂直于平面。应注意,尽管磁矩311和351示出为反平行,但是可以采用其它配置。此外,可以采用具有(100)织构的MgO或SrSnO3,从而间隔层340用作自旋过滤器。此外,尽管示出为简单层,但是层310、330和350中的一个或多个可以为SAF。在某些实施例中,对称性过滤器320与层330和/或310之间的晶格失配小于百分之七。在某些实施例中,对称性过滤器320与层330和/或310之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。例如,对称性过滤器320可以包括Ge、GaAs和/或ZnSe。层330和/或层310可以包括MnGa和/或MnIn。类似地,如果层340是对称性过滤器,则对称性过滤器340与层330和/或360之间的晶格失配小于百分之七。在某些实施例中,对称性过滤器340与层330和/或360之间的晶格失配可以小于百分之三或百分之四。例如,对称性过滤器340可以包括Ge、GaAs和/或ZnSe。层330和/或层360可以包括MnGa和/或MnIn。In the illustrated embodiment, the
双磁性结300共享磁性结100/100’/100”/200/200’/200”的益处。因为层210/210’/210”/310、230、230’/230”/330和可选的350的磁矩可以垂直于平面,所以量<H>eff/Hk为一。此外,可以改善自旋极化效率。因此,可以提高磁性结300的性能。Dual
图12示出了利用双磁性结的磁存储器400的示范性实施例。在所示的实施例中,磁存储器是STT-RAM400。磁存储器400包括读/写列选择器/驱动器402和406以及字线选择器/驱动器404。磁存储器400还包括存储单元410,存储单元410包括磁性结412和选择/隔离器件414。磁性结412可以为任何的磁性结100/100’/100”/200/200’/200”/300。读/写列选择器/驱动器402和406可以用于选择性地驱动电流经过位线403且因此经过单元410。字线选择器/驱动器404通过使与选择的字线405耦合的选择/隔离器件414开启而选择性开启磁存储器4000的行。FIG. 12 shows an exemplary embodiment of a
因为磁存储器400可以采用磁性结100/100’/100”/200/200’/200”/300,所以磁存储器400共享磁性结100/100’/100”/200/200’/200”的益处。因此,可以改善磁存储器400的性能。Because
图13示出用于制造适于在磁存储器中使用的双磁性隧道结的方法500的示范性实施例。方法500在磁性结100/100’的背景下描述。然而,方法500也可以用于制造其它的磁性结。此外,为了简化,某些步骤可以被省略。此外,方法500可以结合和/或采用另外和/或其它的步骤。方法500也在制造单磁性结的背景下描述。然而,方法500通常形成多个平行的磁性结,例如用于存储器300。FIG. 13 shows an exemplary embodiment of a
通过步骤502提供磁性结堆叠。磁性结堆叠包括被钉扎层膜、自旋过滤器膜和自由层膜。堆叠还可以包括间隔层膜和另外的被钉扎层膜,如果要制造磁性结300。在某些实施例中,磁性结堆叠还可以在步骤502中退火。A magnetic junction stack is provided via
磁性结100/100’/100”/200/200’/200”/300通过步骤504由磁性结堆叠限定。步骤504包括提供覆盖磁性结堆叠的一部分的掩模、然后去除磁性结堆叠的暴露部分。磁性结100/100’/100”/200/200’/200”/300包括由第一被钉扎层膜限定的被钉扎层110/110’/110”/110’’’/210/210’210”310、由自旋过滤器膜限定的对称性过滤器120/120’/120”/220/220’/220”320和由自由层膜限定的自由层130/130’/130”/130’’’/230/230’/230”/330。在某些实施例中,磁性结300还包括间隔层340和另外的被钉扎层350。The
被钉扎层110/110’/110”/110’’’/210/210’210”310的磁化方向通过步骤506设定。例如,步骤506可以通过如下进行:在期望的方向上施加磁场同时加热磁性结100/100’/100”/200/200’/200”/300、然后在该磁场存在的情况下冷却磁性结100/100’/100”/200/200’/200”/300。The magnetization direction of the pinned
因此,可以制造磁性结100/100’/100”/200/200’/200”/300。通过方法500制造的磁性结和/或磁存储器400共享磁性结100/100’/100”/200/200’/200”和/或磁存储器300的益处。因此,可以改善磁性结100/100’/100”/200/200’/200”和/或磁存储器300的性能。Thus,
已经描述了用于提供磁性结和利用磁存储器结制造的存储器的方法和系统。该方法和系统已经根据所示的示范性实施例来描述,本领域的普通技术人员将易于理解,可以对实施例进行变化,并且任何变化将会在所述方法和系统的精神和范围内。因此,本领域普通技术人员可以进行很多修改而不脱离权利要求书的精神和范围。Methods and systems for providing magnetic junctions and memories fabricated using magnetic memory junctions have been described. The method and system have been described in terms of the exemplary embodiments shown, those of ordinary skill in the art will readily appreciate that changes may be made to the embodiments and any changes will be within the spirit and scope of the methods and systems described. Accordingly, many modifications can be made by one of ordinary skill in the art without departing from the spirit and scope of the claims.
本申请是在2010年1月11日提交的题目为“Method and System forProviding Magnetic Tunneling Junctions Usable in Spin Transfer TorqueMagnetic Memories”且转让给本申请的受让人的共同待决专利申请序号No.12/685418的部分继续申请。This application is a co-pending patent application serial no. 12/685418 entitled "Method and System for Providing Magnetic Tunneling Junctions Usable in Spin Transfer Torque Magnetic Memories" filed on January 11, 2010 and assigned to the assignee of this application continue to apply.
本发明在由DARPA授予的Grant/Contract No.HR0011-09-C-0023下通过美国政府的支持进行。美国政府保留本发明中的某些权利。分配仅授权给美国政府结构。This invention was made with United States Government support under Grant/Contract No. HR0011-09-C-0023 awarded by DARPA. The US Government reserves certain rights in this invention. Assignments are authorized to U.S. government structures only.
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