JP5077802B2 - 積層強磁性構造体、及び、mtj素子 - Google Patents
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Description
Hs=2J/Ms・(1/t1+1/t2)−2K/Ms, ・・・(1)
Hflop=2/Ms・[K(2J/t−K)]0.5, ・・・(2)
Jは、SAFの非磁性層の交換結合エネルギーであり、Msは、強磁性層の飽和磁化であり、Kは、異方性エネルギーであり、t1、t2は、各強磁性層の膜厚である。異方性エネルギーKは、異方性磁場Hkの増大とともに増大することに留意されたい。また、式(1)の飽和磁化Hsは、t1とt2とが等しくない場合のみには、第1項のみになることに留意されたい。更に、式(2)は、t1とt2が等しい場合のみ定義できる;即ち、式(2)が定義できる場合、t=t1=t2 である。
Hflop=(Hs×Hk)0.5, ・・・(2)’
式(1)、(2)から理解されるように、トグル書き込みでは、強磁性層をSAFとして機能させるためには交換結合エネルギーJをある程度大きくしなければならないが、交換結合エネルギーJが過剰に増大することはフロップ磁場Hflopの増大につながるため好ましくない。したがって、交換結合エネルギーJは、適切な値に制御される必要がある。加えて、異方性磁場Hk、即ち異方性エネルギーKが交換結合エネルギーJと独立に制御可能であれば、式(2)’から理解されるように、フロップ磁場Hflopを飽和磁場Hsと独立に制御できるため好適である。
本発明の他の目的は、積層強磁性構造体を構成する強磁性層の間に作用する交換結合の強さを柔軟に、好適には、各強磁性層の結晶磁気異方性磁場Hkとは独立に制御に制御するための技術を提供することにある。
また、本発明によれば、積層強磁性構造体を構成する強磁性層の間に作用する交換結合の強さを高い柔軟性で制御することができる。
図5Aは、本発明の実施の第1形態に係るMRAMのメモリセルの構成を示す断面図である。当該MRAMは、基板1と、基板1の上に形成された下部電極2と、反強磁性体で形成された反強磁性層3と、磁化固定層4と、トンネルバリア層5と、磁化自由層6と、上部コンタクト層7とを備えている。反強磁性層3は、磁化固定層4に交換相互作用を及ぼして磁化固定層4の磁化を固定する機能を有している。磁化固定層4は、一の強磁性層、又は、上述のSAFで構成され、その磁化は、反強磁性層3によって固定されている。
(A1)バッファ層22を、タンタル、ルテニウム、ニオブ、バナジウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、銅、銀、金、クロム、モリブデン、タングステン、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、イットリウム、セリウム、パラジウム、及びレニウムからなる群のうちから選択された一の材料、又は、それらの合金で形成する。
(A2)バッファ層22の厚さを極めて薄く、具体的には、平均の膜厚で1.0nm以下、好適には、0.7nm以下にする。
(B1)バッファ層22の材料を、Ru、Cr、Re、Rh、Ir、Y、Ag、及びCuのうちから選択された一の材料で形成する。
(B2)バッファ層22の厚さを、バッファ層22が強磁性的な交換結合を発現するような厚さに選択する。
図5Aに示されている磁化自由層6の構造の一つの課題は、第1強磁性層11と第2強磁性層13の構造の違いが大きく、従って、それらが示す特性の違いが大きくなりやすいことである。第1強磁性層11と第2強磁性層13とが示す特性、特に、結晶磁気異方性及び磁化膜厚積(即ち、強磁性層の飽和磁化と膜厚の積)の違いが大きいことは、トグル書き込みを実現するために好ましくない。
実施の第3形態では、磁化自由層6に含まれる強磁性層の数を3以上にするための技術が提供される。強磁性層の数が多いことは、磁化自由層6に含まれる強磁性層のトータルの体積を増大させるため、磁化自由層6の磁化が熱擾乱によって不所望に反転することを防ぐために有効である。後述されるように、ここでいう「強磁性層」とは、隣接する強磁性層が反強磁性的に結合されている層をいうことに留意されたい。
実施の第4形態では、図16に示されているように、本発明が、トンネルバリア層の上に位置する、SAFで構成された磁化固定層に適用される。このような構成は、磁化自由層をアモルファスであるトンネルバリア層の上に形成する必要をなくし、磁化自由層の特性の向上に有用である。
本発明の積層強磁性構造体は、下地を選ばずに良好な交換結合力を生じさせることが可能であるため、トンネルバリア層上に形成された場合に限定されるものではない。実施の第5の形態にかかるMRAMは、このような本発明の積層強磁性構造体が、トンネルバリア層の上に使用される場合以外の場合の例である。図17Bに示されるように磁化自由層をトンネルバリアよりも下に使用する場合も考えられる。また、積層強磁性構造体が、磁化自由層及び磁化固定層以外に使用される場合であってもよい。例えば、磁化自由層に安定した静磁場を与える層として使用されても良い。
以下に述べられる第1の実験では、上述の図5Aの構造により(即ち、第1強磁性層11にバッファ層22を挿入することにより)、第1強磁性層11と第2強磁性層13との間に作用する交換結合が強くなる(即ち、交換結合エネルギーJが増大する)ことが実証された。既述のように、交換結合エネルギーJを増大させることは、特に、アステロイド書き込みを実現するために重要である。
比較例1:
Ni81Fe19(4nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(4nm)
本発明の実施例1:
Ni81Fe19(2nm)/Ta(0.4nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(4nm)
本明細書におけるSAF及びMTJの積層構造の記述においては、左側に記載されている膜が下側(即ち、基板の側)に位置していることを表していることに留意されたい。さらに、本実施例を含む全ての実施例で示された試料は、磁場中のマグネトロンスパッタリング、およびラジカル酸化により作製した。また成膜後275℃、5時間の熱処理を行っている。
基板/Ta(20nm)/NiFe(3nm)/PtMn(20nm)/CoFe(2.5nm)/Ru(0.9nm)/CoFe(2.5nm)/Al(1nm)Ox/SAF/Al(0.7nm)Ox/Ta(5nm)/Al(20nm)/Ta(70nm)
比較例2:
Ni81Fe19(3nm)/CoFe(0.5nm)/Ru(2.1nm)/CoFe(0.5nm)/Ni81Fe19(3nm)
本発明の実施例2:
Ni81Fe19(1.5nm)/Ta(0.4nm)/Ni81Fe19(1.5nm)/CoFe(0.5nm)/Ru(2.1nm)/CoFe(0.5nm)/Ni81Fe19(3nm)
比較例3:
Ni81Fe19(4nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(4nm)
本発明の実施例3:
Ni81Fe19(2nm)/Ru(0.5nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(4nm)
比較例4:
Ni81Fe19(2nm)/Ru(1.2nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(4nm)
本発明の実施例4:
Ni81Fe19(2nm)/Ru(1.4nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(4nm)
Ni81Fe19(2nm)/バッファ層/Ni81Fe19(2nm)/
Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(4nm)
図21Aの試料:
Ta(10nm)/Al(1nm)Ox/NiFe(4nm)/Ta(0.3nm)/NiFe(4nm)/Ru(2.1nm)/NiFe(4nm)/Ta(0.3nm)/NiFe(4nm)/Ru(3nm)
図21Bの試料:
Ta(10nm)/Al(1nm)Ox/NiFe(2.5nm)/Ta(0.3nm)/NiFe(2nm)/Ru(2.1nm)/NiFe(2.5nm/Ta(0.3nm)/NiFe(2nm)/Al(0.7nm)Ox/Ta(10nm)
第2の実験では、図5A、図7A、及び図7Bの構造について、バッファ層22を、その上の薄膜の結晶配向性を向上させる作用を有する元素が混入された強磁性体で形成することの有効性が検証された。具体的には、(Ni81Fe19)100−xTax膜、及び(Ni81Fe19)100−xZrx膜で形成されたバッファ層が、飽和磁場Hs及び交換結合エネルギーJを増大させることが検証された。xは、原子パーセントで表記されたTa又はZrの組成である。
基板/Ta(5nm)/Al(1nm)Ox/SAF/Al(0.7nm)Ox
/Ta(10nm)
実施例5:
NiFe(1nm)/(Ni81Fe19)100−xTax(1nm)/NiFe(3nm)/Ru(2.1nm)/NiFe(3nm)/(Ni81Fe19)100−xTax(1nm)/NiFe(1nm)
実施例5b:
NiFe(1.5nm)/(Ni81Fe19)85Zr15(1nm)/NiFe(1.5nm)/Ru(2.1nm)/NiFe(1.5nm)/(Ni81Fe19)85Zr15(1nm)/NiFe(1.5nm)
実施例6:
(Ni81Fe19)100−xTax(1nm)/NiFe(3nm)/Ru(2.1nm)/NiFe(3nm)/(Ni81Fe19)100−xTax(1nm)
実施例6b:
(Ni81Fe19)85Zr15(1nm)/NiFe(3nm)/Ru(2.1nm)/NiFe(3nm)/(Ni81Fe19)85Zr15(1nm)
実施例7:
NiFe(2nm)/(Ni81Fe19)100−xZrx(3nm)/Ru(2.1nm)/(Ni81Fe19)100−xZrx(3nm)/NiFe(2nm)
NiFe膜の組成は、いずれも、Niが81%,Feが19%である。
第3の実験では、上述の図8の構造について、交換結合エネルギーJがバッファ層22(及びバッファ層27)の厚さを制御することによって制御可能であること、及び交換結合エネルギーJの変化に伴う結晶磁気異方性磁場Hkの変化が小さいことが実証された。既述のように、結晶磁気異方性磁場Hkと独立に交換結合エネルギーJが制御できることは、特に、トグル書き込みを実現する上で重要である。
実施例8:
基板/Ta(20nm)/NiFe(3nm)/PtMn(20nm)/CoFe(2.5nm)/Ru(0.9nm)/CoFe(2.5nm)/Al(1nm)Ox/Ni81Fe19(2nm)/Ta(dTa)/Ni81Fe19(2nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ta(dTa)/Ni81Fe19(2nm)/Al(0.7nm)Ox/Ta(5nm)/Al(20nm)/Ta(70nm)
比較例5:
基板/Ta(20nm)/NiFe(3nm)/PtMn(20nm)/CoFe(2.5nm)/Ru(0.9nm)/CoFe(2.5nm)/Al(1nm)Ox/Ni81Fe19(4nm)/CoFe(dCoFe)/Ru(2.1nm)/CoFe(dCoFe)/Ni81Fe19(4nm)/Al(0.7nm)Ox/Ta(5nm)/Al(20nm)/Ta(70nm)
実施例8に相当する構造(実施例8’):
基板/Ta(20nm)/Al(1nm)Ox/Ni81Fe19(2nm)/Ta(dTa)/Ni81Fe19(2nm)/Ru(2.1nm)/Ta(10nm)
比較例5に相当する構造(比較例5’):
基板/Ta(20nm)/Al(1nm)Ox/Ni81Fe19(4nm)/CoFe(dCoFe)/Ru(2.1nm)/Ta(10nm)
第4の実験では、図13に図示されている構造のように、第2強磁性層に極めて薄いアモルファスバッファ層を挿入することによって交換結合エネルギーJを低くするような制御が可能であることが実証された。アモルファスバッファ層としては、極めて薄いSiO2膜が使用された。
基板/Ta(20nm)/NiFe(3nm)/PtMn(20nm)/CoFe(2.5nm)/Ru(0.9nm)/CoFe(2.5nm)/下地層/Ni81Fe19(1.5nm)/SiO2(dSiO2)/Ta(0.3nm)/Ni81Fe19(1.5nm)/Ru(2.1nm)/NiFe(2.5nm)/Al(0.7nm)Ox/Ta(5nm)/Al(20nm)/Ta(70nm)
第5の実験では、アモルファスバッファ層を挿入することによって交換結合エネルギーJを制御し、これによってSAFの飽和磁場Hsを柔軟に制御可能であることが実証された。
本発明の実施例9のSAF:
Ni81Fe19(2nm)/Ta(0.225nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ta(0.225nm)/Ni81Fe19(2nm)/SiO2(dSiO2)/Ni81Fe19(2nm)/Ta(dTa)/Ni81Fe19(2nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ta(dTa)/Ni81Fe19(2nm)
比較例6のSAF:
Ni81Fe19(3nm)/CoFe(0.35nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(3nm)/CoFe(0.35nm)/Ru(dRu)/Ni81Fe19(3.7nm)
基板/Ta(20nm)/NiFe(3nm)/PtMn(20nm)/CoFe(2.5nm)/Ru(0.9nm)/CoFe(2.5nm)/Al(1nm)Ox/SAF/Al(0.7nm)Ox/Ta(5nm)/Al(20nm)/Ta(70nm)
第6の実験では、SAFがトンネルバリア層の上に形成された固定磁化層として用いられる場合における、バッファ層の挿入の有効性(即ち、図16の構造の有効性)が検証された。既述のように、磁化固定層として使用されるSAFがトンネルバリア層の上に形成される場合、SAFを構成する強磁性層及びそれらに介設される非磁性層の結晶配向性が悪くなり、強磁性層の間に作用する反強磁性的な結合が弱くなる。反強磁性的な結合が弱くなると、外部磁場によって強磁性層の磁化の向きが同一方向を向きやすくなり、これは、当該SAFを磁化固定層として機能させる上で好適でない。第5の実験では、バッファ層の挿入によって強い反強磁性的な交換結合が得られ、外部磁場による影響を受けにくいSAF磁化固定層が実現できることが実証された。
基板/Ta(20nm)/Ni81Fe19(4nm)/Al(0.99nm)Ox/SAF磁化固定層/PtMn(20nm)/Ta(10nm)
実施例10:
Ni81Fe19(2nm)/Ta(0.3nm)/Ni81Fe19(2.8nm)/Ru(0.9nm)/Ni81Fe19(4nm)
実施例11:
Ni81Fe19(2nm)/Ta(0.4nm)/Ni81Fe19(2.8nm)/Ru(0.9nm)/Ni81Fe19(4nm)
比較例7:
Ni81Fe19(4nm)/Ru(0.9nm)/Ni81Fe19(4nm)
比較例8:
Ni81Fe19(3nm)/Ru(0.9nm)/Ni81Fe19(3nm)
(1)バッファ層の挿入により、Ru膜の結晶配向性が向上されてSAF磁化固定層の強磁性層の間の交換結合が強められること、及び、
(2)バッファ層の挿入により、Ru膜の上に形成されたNiFe膜及び、その上に形成されているPtMn膜の結晶配向性が向上されて、PtMn膜がSAF磁化固定層に及ぼす交換結合が強められること
を示している。
第7の実験ではトンネルバリア層に(001)面が高配向した結晶質MgOを用い、その上に磁化自由層としてSAF膜を用いたMTJにおける、バッファ挿入の有効性が検証された。以下の構成のMTJがマグネトロンスパッタにより形成された。
実施例12
基板/Ta(10nm)/PtMn(15nm)/CoFe(2.5nm)/Ru(0.9nm)/Co40Fe40B20(2.5nm)/MgO(2nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ta(dTa)/Ni81Fe19(2nm)/Ru(2.1nm)/Ni81Fe19(2nm)/Ta(dTa)/Ni81Fe19(2nm)/Al(0.7nm)Ox/Ta(10nm)
2:下部電極
3、3A:反強磁性層
4、4A:磁化固定層
5:トンネルバリア層
6、6A:磁化自由層
7:上部コンタクト層
11:第1強磁性層
12:非磁性層
13、13A:第2強磁性層
14:非磁性層
15、15A:第3強磁性層
16:保護層
17:磁気エンハンス層
18:保護層
21、23、25、26、26A、28、28A、29、29A、31:強磁性膜
26B:アモルファス強磁性膜
22、24、27、30:バッファ層
27A、30A:アモルファスバッファ層
27B、30B:配向制御バッファ層
41:第1強磁性層
42:非磁性層
43:第2強磁性層
51、53、54、56:強磁性膜
52、55:バッファ層
101:MTJ素子
102:ワード線
103:ビット線
104:反強磁性層
105:磁化固定層
106:トンネルバリア層
107:磁化自由層
108、110:強磁性層
109:非磁性層
201:磁化自由層
202:ワード線
203:ビット線
Claims (30)
- 基板の上方に位置する第1強磁性層と、
前記第1強磁性層の上方に位置する第2強磁性層と、
前記第1強磁性層と前記第2強磁性層との間に設けられた第1非磁性層
とを具備し、
前記第1強磁性層は、その上面において第1非磁性層に接しており、
前記第1強磁性層は、その上に形成された膜の結晶配向性を高める作用を有する第1配向制御バッファを備え、
前記第1強磁性層は、
第1強磁性膜と、
前記第1強磁性膜の上方に位置する第2強磁性膜
とを備え、
前記第1配向制御バッファは、前記第1強磁性膜と前記第2強磁性膜との間に設けられ、且つ、前記第1強磁性膜と前記第2強磁性膜とを強磁性的に結合するように構成されており、
前記第2強磁性層は、
第3強磁性膜と、
前記第3強磁性膜の上方に位置する第4強磁性膜と、
前記第3強磁性膜と第4強磁性膜との間に設けられた第2配向制御バッファ
を備え、
前記第2配向制御バッファは、アモルファスである
積層強磁性構造体。 - 請求項1に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第1配向制御バッファの膜厚は、1.0nm以下である
積層強磁性構造体。 - 請求項1に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第1配向制御バッファは、タンタル、ルテニウム、ニオブ、バナジウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、銅、銀、金、クロム、モリブデン、タングステン、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、イットリウム、セリウム、パラジウム、及びレニウムからなる群のうちから選択された一の物質、又は、それらの合金、若しくは、それらの化合物で形成された
積層強磁性構造体。 - 請求項3に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第1配向制御バッファの膜厚は、0.7nm以下である
積層強磁性構造体。 - 請求項1に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第1配向制御バッファは、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、タングステンからなる群のうちから選択された一の物質、又は、それらの合金で形成された
積層強磁性構造体。 - 請求項1に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第1配向制御バッファは、前記第1強磁性膜と前記第2強磁性膜とを部分的に接触させるように形成されている
積層強磁性構造体。 - 請求項1に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第1配向制御バッファは、ルテニウム、クロム、レニウム、ロジウム、イリジウム、イットリウム、銀、及び銅からなる群のうちから選択された一の物質、又は、それらの合金、若しくは、それらの化合物で形成された
積層強磁性構造体。 - 請求項7に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第1配向制御バッファの膜厚は、前記第1強磁性膜と前記第2強磁性膜が強磁性結合を発現するように選ばれた
積層強磁性構造体。 - 請求項1に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第2強磁性膜は、前記第1強磁性膜と比較して、結晶最緻密面の膜面垂直方向への結晶配向性が高い
積層強磁性構造体。 - 請求項9に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第2強磁性膜はFCC構造を有し、FCC(111)面の膜面垂直方向へ結晶配向性が高い
積層強磁性構造体。 - 請求項9に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第2強磁性膜はBCC構造を有し、BCC(110)面の膜面垂直方向へ結晶配向性が高い
積層強磁性構造体。 - 請求項9に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第2強磁性膜はHCP構造を有し、HCP(001)面の膜面垂直方向へ結晶配向性が高い
積層強磁性構造体。 - 請求項10または請求項11に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第2強磁性膜は、Ni、Fe、Coから選択された合金を主成分として構成され、
前記第1非磁性層はRu、又はその合金で構成される
積層強磁性構造体。 - 基板の上方に位置する第1強磁性層と、
前記第1強磁性層の上方に位置する第2強磁性層と、
前記第1強磁性層と前記第2強磁性層との間に設けられた第1非磁性層
とを具備し、
前記第1強磁性層は、その上面において第1非磁性層に接しており、
前記第1強磁性層は、その上に形成された膜の結晶配向性を高める作用を有する第1配向制御バッファを備え、
前記第1配向制御バッファは、強磁性を示し、かつ、アモルファス層の上に直接に形成され、
前記第1強磁性層は、前記第1配向制御バッファの上に形成される強磁性膜を備え、
前記第2強磁性層は、
第3強磁性膜と、
前記第3強磁性膜の上方に位置する第4強磁性膜と、
前記第3強磁性膜と第4強磁性膜との間に設けられた第2配向制御バッファ
を備え、
前記第2配向制御バッファは、アモルファスである
積層強磁性構造体。 - 基板の上方に位置する第1強磁性層と、
前記第1強磁性層の上方に位置する第2強磁性層と、
前記第1強磁性層と前記第2強磁性層との間に設けられた第1非磁性層
とを具備し、
前記第1強磁性層は、その上面において第1非磁性層に接しており、
前記第1強磁性層は、その上に形成された膜の結晶配向性を高める作用を有する第1配向制御バッファを備え、
前記第1強磁性層は、強磁性膜を備え、
前記第1配向制御バッファは、強磁性を示し、かつ、前記強磁性膜の上に形成され、
前記第1非磁性層は、前記第1配向制御バッファの上に形成され、
前記第2強磁性層は、
第3強磁性膜と、
前記第3強磁性膜の上方に位置する第4強磁性膜と、
前記第3強磁性膜と第4強磁性膜との間に設けられた第2配向制御バッファ
を備え、
前記第2配向制御バッファは、アモルファスである
積層強磁性構造体。 - 請求項1、14、15のいずれか一項に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第1配向制御バッファは、
強磁性材料と、
タンタル、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、タングステンからなる群のうちから選択された少なくとも一の材料
とを含み、且つ、強磁性を発現するように構成された
積層強磁性構造体。 - 請求項16に記載の積層強磁性構造体であって、
前記強磁性材料は、NiFeであり、
前記少なくとも一の材料は、タンタル、又はジルコニウムであり、
前記第1配向制御バッファに含まれるタンタル、又はジルコニウムの組成は、5原子%を超え、25原子%以下である
積層強磁性構造体。 - 請求項1に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第2配向制御バッファは、強磁性体で形成された
積層強磁性構造体。 - 請求項1に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第2強磁性層は、前記第2配向制御バッファと、前記第4強磁性膜との間に位置する、第3配向制御バッファを更に備え、
前記第3配向制御バッファは、前記第4強磁性膜の結晶配向性を高める作用を有するように構成された
積層強磁性構造体。 - 請求項18又は19に記載の積層強磁性構造体であって、
更に、
前記第2強磁性層の上面に形成された第2非磁性層と、
前記第2非磁性層の上面に形成された第3強磁性層
とを具備する
積層強磁性構造体。 - 請求項20に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第3強磁性層は、アモルファスである第6配向制御バッファを備える
積層強磁性構造体。 - 請求項21に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第3強磁性層は、
第5強磁性膜と、
前記第5強磁性膜の上方に位置する第6強磁性膜
とを更に備え、
前記第6配向制御バッファは、前記第5強磁性膜と前記第6強磁性膜との間に位置する
積層強磁性構造体。 - 請求項20に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第3強磁性層は、
第5強磁性膜と、
第6強磁性膜と、
前記第5強磁性膜と前記第6強磁性膜との間に設けられた第5配向制御バッファ
とを備え、
前記第5強磁性膜は、プラズマ処理されており、
前記第5配向制御バッファは、前記第6強磁性膜の結晶配向性を高める作用を有するように構成された
積層強磁性構造体。 - 請求項1乃至23のいずれか一に記載の積層強磁性構造体であって、
前記第1非磁性層は、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層とを反強磁性的に結合する
ように形成された
積層強磁性構造体。 - 請求項20乃至23のいずれか一に記載の積層強磁性構造体
であって、
前記第1非磁性層は、前記第1強磁性層と前記第2強磁性層とを反強磁性的に結合する
ように形成され、
前記第2非磁性層は、前記第2強磁性層と前記第3強磁性層とを反強磁性的に結合する
ように形成された
積層強磁性構造体。 - 基板と、
前記基板の上方に形成された磁化固定層と、
前記基板の上方に形成された磁化自由層と、
前記磁化自由層と前記磁化固定層との間に介設されたトンネルバリア層
とを具備し、
前記磁化自由層と前記磁化固定層とのうち、前記トンネルバリア層よりも上方に位置する一方の構造体は、
前記トンネルバリア層の上に形成された第1強磁性層と、
前記第1強磁性層の上に形成された第1非磁性層と、
前記第1非磁性層の上に形成された第2強磁性層
とを備え、
前記第1強磁性層は、その上面において第1非磁性層に接しており、
前記第1強磁性層は、その上に形成された膜の結晶配向性を高める作用を有する第1配向制御バッファを備え、
前記第1強磁性層は、
第1強磁性膜と、
前記第1強磁性膜の上方に位置する第2強磁性膜
とを更に備え、
前記第1配向制御バッファは、前記第1強磁性膜と前記第2強磁性膜との間に設けられ、且つ、前記第1強磁性膜と前記第2強磁性膜とを強磁性的に結合するように構成されており、
前記第2強磁性層は、
第3強磁性膜と、
前記第3強磁性膜の上方に位置する第4強磁性膜と、
前記第3強磁性膜と第4強磁性膜との間に設けられた第2配向制御バッファ
を備え、
前記第2配向制御バッファは、アモルファスである
MTJ素子。 - 基板と、
前記基板の上方に形成された磁化固定層と、
前記基板の上方に形成された磁化自由層と、
前記磁化自由層と前記磁化固定層との間に介設されたトンネルバリア層
とを具備し、
前記磁化自由層と前記磁化固定層とのうち、前記トンネルバリア層よりも上方に位置する一方の構造体は、
前記トンネルバリア層の上に形成された第1強磁性層と、
前記第1強磁性層の上に形成された第1非磁性層と、
前記第1非磁性層の上に形成された第2強磁性層
とを備え、
前記第1強磁性層は、その上面において第1非磁性層に接しており、
前記第1強磁性層は、その上に形成された膜の結晶配向性を高める作用を有する第1配向制御バッファを備え、
前記第1配向制御バッファは、強磁性を示し、かつ、前記トンネルバリア層の上に直接に形成され、
前記第1強磁性層は、前記第1配向制御バッファの上に形成される強磁性膜を更に備え、
前記第2強磁性層は、
第3強磁性膜と、
前記第3強磁性膜の上方に位置する第4強磁性膜と、
前記第3強磁性膜と第4強磁性膜との間に設けられた第2配向制御バッファ
を備え、
前記第2配向制御バッファは、アモルファスである
MTJ素子。 - 基板と、
前記基板の上方に形成された磁化固定層と、
前記基板の上方に形成された磁化自由層と、
前記磁化自由層と前記磁化固定層との間に介設されたトンネルバリア層
とを具備し、
前記磁化自由層と前記磁化固定層とのうち、前記トンネルバリア層よりも上方に位置する一方の構造体は、
前記トンネルバリア層の上に形成された第1強磁性層と、
前記第1強磁性層の上に形成された第1非磁性層と、
前記第1非磁性層の上に形成された第2強磁性層
とを備え、
前記第1強磁性層は、その上面において第1非磁性層に接しており、
前記第1強磁性層は、その上に形成された膜の結晶配向性を高める作用を有する第1配向制御バッファを備え、
前記第1強磁性層は、前記トンネルバリア層の上に形成される強磁性膜を更に備え、
前記第1配向制御バッファは、強磁性を示し、かつ、前記強磁性膜の上に形成され、
前記第1非磁性層は、前記第1配向制御バッファの上に形成され、
前記第2強磁性層は、
第3強磁性膜と、
前記第3強磁性膜の上方に位置する第4強磁性膜と、
前記第3強磁性膜と第4強磁性膜との間に設けられた第2配向制御バッファ
を備え、
前記第2配向制御バッファは、アモルファスである
MTJ素子。 - 請求項26に記載のMTJ素子であって、
前記第2配向制御バッファは、強磁性体で形成された
MTJ素子。 - 請求項26に記載のMTJ素子であって、
前記第2強磁性層は、前記第2配向制御バッファと、前記第4強磁性膜との間に位置する、第3配向制御バッファを備え、
前記第3配向制御バッファは、前記第4強磁性膜の結晶配向性を高める作用を有するように構成された
MTJ素子。
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