KR102673946B1 - magnetoresistive random access memory - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 자기메모리 소자는 스핀전류 및 상변화 간의 상호작용을 통해 자화 스위칭을 일으키는 원리를 활용하여 자기메모리 소자의 구동 시간 및 구동 전력의 감소를 통해 기존에 비해 향상된 효과를 지닌 자기메모리 소자를 제공한다.The magnetic memory device according to the present invention utilizes the principle of magnetization switching through the interaction between spin current and phase change to provide a magnetic memory device with improved effects compared to the existing one by reducing the driving time and driving power of the magnetic memory device. to provide.
Description
본 발명은 자기메모리 소자에 관한 것이다.The present invention relates to magnetic memory devices.
자기메모리 소자(MRAM)은 차세대 메모리 중의 한가지로써, 자성체의 자화 방향에 따라 정보를 저장한다. 자기메모리 소자에서 정보 저장 요소는 magnetic tunnel junction(MTJ)으로서, 고정자성층/절연층/자유자성층의 3단 구조이다. 고정자성층의 자화 방향은 고정이지만, 자유자성층의 자화 방향은 2가지 방향(고정자성층의 자화 방향과 같거나 혹은 그 반대) 중 선택됨에 따라 정보를 저장하는 역할을 한다.Magnetic memory device (MRAM) is a type of next-generation memory that stores information according to the magnetization direction of a magnetic material. The information storage element in magnetic memory devices is a magnetic tunnel junction (MTJ), which has a three-layer structure of fixed magnetic layer, insulating layer, and free magnetic layer. The magnetization direction of the pinned magnetic layer is fixed, but the magnetization direction of the free magnetic layer plays a role in storing information by selecting one of two directions (same or opposite to the magnetization direction of the pinned magnetic layer).
자기메모리 소자의 쓰기 동작(writing operation)을 위해서는 스핀 전류를 자유자성층에 주입하여 자성층의 자화 방향을 스위칭해야 한다. 현재까지 개발된 동작 방식은 스핀 전류 생성 원리에 따라 spin transfer torque(STT) 방식과 spin orbit torque(SOT)방식이 있다.For a writing operation of a magnetic memory device, spin current must be injected into the free magnetic layer to switch the magnetization direction of the magnetic layer. The operation methods developed to date include the spin transfer torque (STT) method and the spin orbit torque (SOT) method depending on the spin current generation principle.
STT방식에서는 전류가 고정자성층을 통과하면서 전자의 스핀이 고정자성층의 자화 방향으로 정렬되는 원리이다. SOT방식에서는 전류가 중금속 비자성층을 통과하면서 전류의 수직 방향으로 스핀 전류가 생기는 원리이다.In the STT method, the principle is that as the current passes through the pinned magnetic layer, the spin of electrons is aligned in the magnetization direction of the pinned magnetic layer. In the SOT method, the principle is that a spin current is generated in the direction perpendicular to the current as the current passes through the heavy metal non-magnetic layer.
하지만, 자기메모리 소자의 높은 동작 전력은 STT 및 SOT방식의 낮은 전하-스핀 변환 효율이 주요 원인이다. 전하-스핀 변환 효율이 낮으면 필요한 스핀전류를 위해서 높은 전류를 사용해야 하고, 높은 전류는 트랜지스터 크기를 제한하는 문제, 사용 전력이 증가하는 문제 및 절연층의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제를 발생시킨다.However, the high operating power of magnetic memory devices is mainly due to the low charge-spin conversion efficiency of STT and SOT methods. If the charge-spin conversion efficiency is low, a high current must be used to obtain the required spin current, and high current causes problems that limit the size of the transistor, increase power usage, and reduce the reliability of the insulating layer.
또한, 자기메모리 소자의 높은 동작 전력의 또 다른 원인은 STT 및 SOT방식의 긴 동작 시간이다. 동작 전력은 동작 전압, 동작 전류 그리고 동작 시간에 의해 결정된다. 기존 자기메모리 소자의 긴 동작 시간은 기본적으로 자유 자성층의 스위칭이 세차운동(precession motion)을 통해 일어나기 때문이다. 이 세차 운동은 수 나노초에서 수십 나노초가 소요되고 동작 시간의 대부분을 차지하기 때문에, 시간이 오래 걸리는 문제가 발생한다.Additionally, another cause of the high operating power of magnetic memory devices is the long operating time of STT and SOT methods. Operating power is determined by operating voltage, operating current, and operating time. The long operating time of existing magnetic memory devices is basically because switching of the free magnetic layer occurs through precession motion. Since this precession takes a few nanoseconds to tens of nanoseconds and takes up most of the operation time, it causes the problem of taking a long time.
따라서, 세차 운동 없이 자화 스위칭이 가능한 물질 구조를 포함하는 자기메모리 소자에 대한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for research on magnetic memory devices that include a material structure capable of magnetization switching without precession.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사용 전력이 증가하는 문제 및 절연층의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제를 해결하기 위해 상변화물질이 포함된 자기메모리 소자를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a magnetic memory device containing a phase change material to solve the problem of increasing power usage and reducing the reliability of the insulating layer.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예는 자기메모리 소자를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a magnetic memory device.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 자기메모리 소자는 고정자성층(10); 상기 고정자성층(10) 상에 형성되는 절연층(20); 및 상기 절연층(20) 상에 형성되는 자유자성층(30)으로 구성되되, 상기 자유자성층(30)은 자성층(31); 및 상변화물질이 포함된 상변화층(32);을 더 포함하여 구성되고, 상기 상변화층(32)은 상기 자성층(31)의 상면 또는 하면에 위치하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the magnetic memory device includes a fixed magnetic layer (10); an
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상변화층(32)이 상기 자성층(31)의 하면에 위치한 경우, 상기 상변화층(32)에서의 상변화는 상기 자성층(31)에 스핀전류를 발생시키는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상변화층(32)이 상기 자성층(31)의 상면에 위치한 경우, 상기 자성층(31)에 인가된 전류에 의해 발생한 스핀전류가 상기 상변화층(32)의 상변화를 발생시키는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상변화물질의 상변화 온도는 350K 내지 400K일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the phase change temperature of the phase change material may be 350K to 400K.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상변화물질은 로듐 및 철을 포함하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the phase change material may include rhodium and iron.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 로듐 및 철의 원자비는 9~11 : 11~9일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the atomic ratio of rhodium and iron may be 9 to 11: 11 to 9.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시 예인 자기메모리 소자를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, a magnetic memory device as another embodiment of the present invention is provided.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자기메모리 소자는 고정자성층(10); 상기 고정자성층(10) 상에 형성되는 절연층(20); 및 상기 절연층(20) 상에 형성되는 자유자성층(40);을 포함하고, 상기 자유자성층(40)은 상변화물질을 포함하는 상변화층(41); 상기 상변화층(41) 상에 형성되는 금속비자성층(42); 및 상기 금속비자성층(42) 상에 형성되는 강자성층(43);을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the magnetic memory device includes a fixed magnetic layer (10); an
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상변화층(41)에 전류가 인가되는 경우, 스핀전류가 발생하고, 상기 스핀전류는 상기 금속비자성층(42)을 거쳐 상기 강자성층(43)으로 인가되어 자화 스위칭을 유도하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, when a current is applied to the
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속비자성층(42)은 구리, 티타늄, 바나듐, 크로뮴, 알루미늄, 망가니즈 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the metal
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시 예인 자기메모리 소자를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, a magnetic memory device, which is another embodiment of the present invention, is provided.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자기메모리 소자는 고정자성층(10); 상기 고정자성층(10) 상에 형성되는 제1절연층(11); 및 상기 제1절연층(11) 상에 형성되는 자유자성층(50)으로 구성되되, 상기 자유자성층(50)은 강자성층(51); 상기 강자성층(51) 상에 형성되는 제2절연층(52); 및 상기 제2절연층(52) 상에 형성되고 상변화물질을 포함하는 상변화층(53);을 더 포함하여 구성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the magnetic memory device includes a fixed magnetic layer (10); a first insulating layer 11 formed on the fixed
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 강자성층(51) 및 절연층(11)에 전류가 인가되는 경우 스핀전류가 발생되어 상기 상변화층(53)의 상변화를 유도하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, when current is applied to the
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 강자성층(51)의 강자성물질은 철, 코발트, 니켈 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the ferromagnetic material of the
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1절연층(11) 및 제2절연층(52)의 절연물질은 밴드갭이 1eV이상인 산화물 또는 질화물 절연체일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the insulating material of the first insulating layer 11 and the second
본 발명의 실시 예에 따르면, 스핀전류 및 상변화 간의 상호작용을 활용하여 자기메모리 소자의 쓰기 동작에서 전류밀도의 저감 및 동작 속도의 향상을 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce current density and improve operation speed in a write operation of a magnetic memory device by utilizing the interaction between spin current and phase change.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기메모리 소자의 구조를 간단하게 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 자기메모리 소자에 인가된 전류로부터 스핀전류를 생성하는 과정을 간단하게 나타낸 것이다..
도 3 은 본 발명의 자기메모리 소자에 인가된 전류로부터 상변화를 유도하는 과정을 간단하게 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기메모리 소자의 구조를 간단하게 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 자기메모리 소자에 인간된 전류로부부터 스핀전류를 생성하는 과정을 간단하게 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기메모리 소자의 구조를 간단하게 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 자기메모리 소자에 인가된 전류로부터 상변화를 유도하는 과정을 간단하게 나타낸 것이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 자기메모리 소자의 상변화에 소요되는 시간을 측정한 그래프이다.1 is a schematic diagram simply showing the structure of a magnetic memory device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 simply shows the process of generating a spin current from a current applied to the magnetic memory device of the present invention.
Figure 3 simply shows the process of inducing a phase change from a current applied to the magnetic memory device of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram simply showing the structure of a magnetic memory device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 simply shows the process of generating a spin current from the current applied to the magnetic memory device of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram simply showing the structure of a magnetic memory device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 simply shows the process of inducing a phase change from a current applied to the magnetic memory device of the present invention.
Figures 8 and 9 are graphs measuring the time required for phase change of the magnetic memory device of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 자기메모리 소자의 구조를 간단하게 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram simply showing the structure of the magnetic memory device of the present invention.
상기 도 1을 참조하면, 상기 자기메모리 소자는 고정자성층(10); 상기 고정자성층(10) 상에 형성되는 절연층(20); 및 상기 절연층(20) 상에 형성되는 자유자성층(30)으로 구성되되, 상기 자유자성층은 자성층(31); 및 상변화물질이 포함된 상변화층(32);을 더 포함하여 구성되고, 상기 상변화층(32)은 상기 자성층(31)의 상면 또는 하면에 위치하는 것일 수 있다.Referring to FIG. 1, the magnetic memory device includes a fixed
상기 고정자성층(10)은 자화방향이 고정된 층을 칭할 수 있으며, 상기 고정자성층(10)은 강자성물질로 구성될 수 있다.The pinned
상기 고정자성층(10)의 강자성물질은 상온에서 자화를 가지는 물질로 예를 들어, 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다.The ferromagnetic material of the pinned
상기 절연층(20)은 상기 고정자성층(10) 및 상기 자유자성층(30) 사이의 터널 장벽(Tunnel Barrier)로서 밴드갭이 1eV이상인 산화물 또는 질화물 절연체를 활용할 수 있다.The
상기 산화물 절연체의 구체적인 예로는 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O-3) 또는 질화실리콘(Si3N4)을 포함할 수 있다.Specific examples of the oxide insulator may include magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O -3 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
상기 자유자성층(30)은 상기 고정자성층(10)과는 다르게 자화 방향이 쉽게 바뀌는 층일 수 있다.Unlike the fixed
상기 자유자성층(30)은 자성층(31) 및 상변화층(32)으로 구성될 수 있는데, 상기 상변화층(32)은 상기 자성층(31)의 하면 또는 상면에 위치할 수 있으며, 상기 상변화층(32)의 위치에 따라 상기 자기메모리 소자의 구동 방법에 차이가 있을 수 있다.The free
먼저, 도 1(a)를 참조하면, 상기 상변화층(32)이 상기 자성층(31)의 하면에 위치하는 경우, 상기 상변화층(32)에서의 상변화는 상기 자성층(31)에 스핀전류를 발생시킬 수 있다.First, referring to FIG. 1(a), when the
즉, 상기 상변화에 의해 발생한 스핀전류가 상기 자성층(31)으로 흡수되어 자화 스위칭을 일으키는 원리의 구동 방법일 수 있다.In other words, it may be a driving method based on the principle that the spin current generated by the phase change is absorbed into the
이때, 상기 자성층(31)은 강자성물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다At this time, the
이때, 상기 상변화는 공급된 전류에 의해 발생하는데, 이는 도 2애 표시된 줄 히팅(joule heating)의 원리에 의한 것일 수 있다.At this time, the phase change occurs due to the supplied current, which may be based on the principle of joule heating as shown in FIG. 2.
상기 도2(a) 내지 도 2(b)를 참조하면, 상기 상변화층(32)의 상변화물질에 전류를 가하여 전기적으로 줄 히팅을 발생시키고, 상기 줄 히팅에 의해서 상변화층(32)의 온도가 상승하면, 온도 변화로 인해 상변화가 발생한다. 그 이후, 상기 상변화는 상변화-스핀 상호작용에 의하여 스핀전류를 발생시키고, 생성된 스핀전류는 인접한 강자성물질을 포함하는 자성층(31)으로 흡수되어 상기 자성층(31)의 자화 방향을 스위칭 시키는 원리이다.Referring to FIGS. 2(a) to 2(b), electric current is applied to the phase change material of the
반대로, 도 1(b)를 참조하면, 상기 상변화층(32)이 상기 자성층(31)의 상면에 위치한 경우, 상기 자성층(31)에 인가된 전류에 의해 발생한 스핀전류가 상기 상변화층(32)의 상변화를 발생시킬 수 있다.Conversely, referring to FIG. 1(b), when the
이때, 상기 자성층(31)은 중금속 비자성물질로 이루어질 수 있고, 또한, 상기 중금속 비자성물질은 스핀-홀 각(spin hall angle)이 0.05일 수 있는데 그에 대한 예로는 백금, 탄탈럼, 텅스텐, 하프늄 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.At this time, the
도 3은 본 발명의 자기메모리 소자에 인가된 전류가 발생시키는 스핀전류로부터 상변화를 제어하는 방향성을 간단하게 나타낸 모식도이다.Figure 3 is a schematic diagram simply showing the directionality of controlling the phase change from the spin current generated by the current applied to the magnetic memory device of the present invention.
도 3(a)에서, 상기 중금속 비자성물질은 스핀전류를 발생시키는 역할로서, 스핀 홀 효과(spin hall effect)로 인하여 전류가 스핀전류로 변환될 수 있다.In FIG. 3(a), the heavy metal non-magnetic material plays a role in generating spin current, and the current can be converted into spin current due to the spin Hall effect.
이때, 도 3(b)를 참조하면, 상기 전류의 방향과 상기 스핀전류의 방향은 서로 수직관계이므로 상기 전류는 상기 비자성물질을 포함하는 자성층(31)면의 수평방향(in-plane)으로 인가되고, 상기 스핀전류의 방향은 상기 자성층(31)에서 상기 상변화층으로 이동하는 면의 수직방향(out-of-plane)으로 생성될 수 있다.At this time, referring to FIG. 3(b), since the direction of the current and the direction of the spin current are perpendicular to each other, the current is in the horizontal direction (in-plane) of the surface of the
상기 상변화물질의 상변화 온도는 350K내지400K 일 수 있고, 상기 상변화물질은 로듐 및 철을 포함할 수 있다.The phase change temperature of the phase change material may be 350K to 400K, and the phase change material may include rhodium and iron.
이때, 상기 상변화물질은 350K 미만에서는 반강자성 상을 가지지만 400K초과에서는 강자성 상을 지닌다. At this time, the phase change material has an antiferromagnetic phase below 350K, but has a ferromagnetic phase above 400K.
따라서, 바람직한 상변화 온도는 350K내지 400K로써, 반강자성 상에서 강자성 상으로 또는 강자성에서 상자성으로 상변화하는 것이 가능하고, 이러한 상변화는 인접한 비자성층에 스핀전류를 생성할 수 있다.Therefore, the preferred phase change temperature is 350K to 400K, which makes it possible to change the phase from an antiferromagnetic phase to a ferromagnetic phase or from a ferromagnetic phase to a paramagnetic phase, and this phase change can generate a spin current in an adjacent non-magnetic layer.
이때, 상기 로듐 및 철의 바람직한 원자비는 9~11 : 11~9일 수 있다.At this time, the preferred atomic ratio of rhodium and iron may be 9-11:11-9.
본 발명의 다른 실시 예인 자기메모리 소자를 설명하기로 한다.A magnetic memory device, which is another embodiment of the present invention, will now be described.
도 4는 본 발명의 다른 구조를 지닌 자기메모리 소자의 도면을 간단하게 나타낸 모식도이다.Figure 4 is a schematic diagram simply showing a magnetic memory device having a different structure according to the present invention.
상기 도4를 참조하면, 상기 자기메모리 소자는 고정자성층(10); 상기 고정자성층(10) 상에 형성되는 절연층(20); 및 상기 절연층(20) 상에 형성되는 자유자성층(40);을 포함하고, 상기 자유자성층(40)은 상변화물질을 포함하는 상변화층(41); 상기 상변화층(41) 상에 형성되는 금속비자성층(42); 및 상기 금속 비자성층(42) 상에 형성되는 강자성층(43);을 포함할 수 있다.Referring to Figure 4, the magnetic memory device includes a fixed
상기 고정자성층(10)은 자화방향이 고정된 층을 칭할 수 있으며, 상기 고정자성층(10)은 강자성물질로 구성될 수 있다.The pinned
상기 고정자성층(10)의 강자성물질은 상온에서 자화를 가지는 물질로 예를 들어, 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다.The ferromagnetic material of the pinned
상기 절연층(20)은 상기 고정자성층(10) 및 상기 자유자성층(40) 사이의 터널 장벽(Tunnel Barrier)로서 밴드갭이 1eV이상인 산화물 또는 질화물 절연체를 활용할 수 있다.The insulating
상기 산화물 절연체의 구체적인 예로는 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O-3) 또는 질화실리콘(Si3N4)을 포함할 수 있다.Specific examples of the oxide insulator may include magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O -3 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
상기 자유자성층(40)은 상기 고정자성층(10)과는 다르게 자화 방향이 쉽게 바뀌는 층일 수 있다.Unlike the fixed
상기 상변화물질을 포함하는 상변화층(41)에서, 상기 상변화물질은 염화세슘 타입의 결정 구조일 수 있다.In the
상기 강자성층(43)은 상온에서 자화를 가지는 철, 코발트, 니켈 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.The
또한, 상기 상변화물질은 로듐 및 철을 포함할 수 있고, 바람직한 로듐 및 철의 원자비는 9~11 : 11~9일 수 있다.Additionally, the phase change material may include rhodium and iron, and a preferred atomic ratio of rhodium and iron may be 9 to 11:11 to 9.
상기 상변화층(41) 상에 형성되는 금속비자성층(42)은 전기 전도성이 있는 금속이면서 강자성 특성이 없는 금속으로, 구리, 티타늄, 바나듐, 크로뮴, 알루미늄, 망가니즈 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The metal
도 5는 상기 구조를 포함하는 자기메모리 소자의 구동 방법을 간단하게 나타낸 것으로, 상기 상변화층(41)에 전류가 인가되는 경우 스핀전류가 발생하고, 상기 스핀전류는 상기 금속비자성층(42)을 거쳐 상기 강자성층(43)으로 인가되어 자화 스위칭을 유도하는 것일 수 있다.FIG. 5 simply shows a method of driving a magnetic memory device including the above structure. When a current is applied to the
이때, 상기 스핀전류는 상기 상변화층(41)에 인가된 전류에 의해 발생한 상변화에 의한 것이고, 상기 상변화는 전류의 줄 히팅(joule heating)의 원리에 의한 것일 수 있다.At this time, the spin current is due to a phase change caused by a current applied to the
즉, 상기 상변화층(41)의 상변화물질에 전류를 가하여 전기적으로 줄 히팅을 발생시키고, 상기 줄 히팅에 의해서 상변화층(41)의 온도가 상승하면, 온도 변화로 인해 상변화가 발생한다. That is, electric current is applied to the phase change material of the
그 이후, 상기 상변화는 상변화-스핀 상호작용에 의하여 스핀전류를 발생시키고, 생성된 스핀전류는 인접한 강자성층(43)으로 흡수되어 상기 강자성층의 자화 방향을 스위칭 시키는 원리이다.Afterwards, the phase change generates a spin current through phase change-spin interaction, and the generated spin current is absorbed into the adjacent
이하 도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예인 자기메모리 소자에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a magnetic memory device, which is another embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. 6.
상기 자기메모리 소자는 고정자성층(10); 상기 고정자성층(10) 상에 형성되는 제1절연층(11); 및 상기 제1절연층(11) 상에 형성되는 자유자성층(50);을 포함하고, 상기 자유자성층(50)은 강자성층(51); 상기 강자성층 상에 형성되는 제2절연층(52); 및 상기 제2절연층(52) 상에 형성되고 상변화물질을 포함하는 상변화층(53);을 포함할 수 있다.The magnetic memory device includes a fixed magnetic layer (10); a first insulating layer 11 formed on the fixed
상기 고정자성층(10)은 자화방향이 고정된 층을 칭할 수 있으며, 상기 고정자성층(10)은 강자성물질로 구성될 수 있다.The pinned
상기 고정자성층(10)의 강자성물질은 상온에서 자화를 가지는 물질로 예를 들어, 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다.The ferromagnetic material of the pinned
상기 제1연절연층(11) 및 상기 제2절연층(52)은 절연층이 2가지라는 것을 구분하기 위한 용어의 구분으로 같은 절연 물질을 사용할 수 있으며, 상기 절연 물질은 밴드갭이 1eV이상인 산화물 또는 질화물 절연체일 수 있다. The first insulating layer 11 and the second insulating
상기 산화물 절연체의 바람직한 예로는 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O-3) 또는 질화실리콘(Si3N4)을 포함할 수 있다.Preferred examples of the oxide insulator may include magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O -3 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
도 7은 상기 자기메모리 소자의 구동 방법을 간단하가 나타낸 모식도로, 상기 강자성층(51) 및 제2절연층(52)에 전류가 인가되는 경우 스핀전류가 발생하고, 상기 스핀전류는 상기 상변화층(53)의 상변화를 유도할 수 있다.Figure 7 is a schematic diagram simply showing the driving method of the magnetic memory device. When a current is applied to the
상기 스핀전류가 발생하는 것은 스핀 필터 효과(spin filter effect)로 인하여 상기 강자성층(51) 및 제2절연층(52)에 인가된 전류가 스핀전류로 변환되는 것일 수 있다.The spin current may be generated when the current applied to the
이때, 상기 전류의 방향과 상기 스핀전류의 방향은 서로 평형일 수 있다.At this time, the direction of the current and the direction of the spin current may be in balance with each other.
또한, 상기 전류 및 스핀전류 모두 상기 제2절연층(52)을 통과하는 면내 수직방향(out of plane) 일 수 있다. Additionally, both the current and the spin current may be out of plane passing through the second insulating
상기 스핀전류는 상변화층(53)으로 인가된 후, 상기 상변화층(53)의 상변화를 제어할 수 있다.After the spin current is applied to the phase change layer 53, the phase change of the phase change layer 53 can be controlled.
이때, 상변화층(53)의 상변화물질은 로듐 및 철을 포함할 수 있고, 바람직한 상변화물질의 예로써 사용되는 FeRh합금에서, 로듐 및 철의 원자비는 9~11 : 11~9일 수 있다.At this time, the phase change material of the phase change layer 53 may include rhodium and iron, and in the FeRh alloy used as an example of a preferred phase change material, the atomic ratio of rhodium and iron is 9~11:11~9. You can.
본 발명에 따른 자기메모리 소자는 스핀 전류-상변화 간의 상호작용을 통해 상변화를 제어할 수 있고, 스핀전류를 생성하여 자성층의 자화스위칭을 유도할 수 있다.The magnetic memory device according to the present invention can control phase change through the interaction between spin current and phase change, and can induce magnetization switching of the magnetic layer by generating spin current.
상기 자화스위칭을 통해서 자기메모리 소자의 쓰기 동작에서 높은 동작 전력 및 긴 동작 시간을 감축하여 낮은 전력 및 짧은 동작 시간을 구현할 수 있다.Through the magnetization switching, high operating power and long operating time can be reduced in the write operation of the magnetic memory device, thereby realizing low power and short operating time.
제조예 1Manufacturing Example 1
본 발명의 일 실시 예에 따라, 자기메모리 소자를 제조하였다.According to an embodiment of the present invention, a magnetic memory device was manufactured.
먼저, 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어진 고정자성층을 준비하였다.First, a fixed magnetic layer made of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or an alloy thereof was prepared.
다음으로, 상기 고정자성층 상에 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O-3) 또는 질화실리콘(Si3N4) 중 선택되는 1종 이상의 물질로 절연층을 형성하였다.Next, an insulating layer was formed on the fixed magnetic layer with one or more materials selected from magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O -3 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
다음으로, 상기 절연층 상에 로듐 및 철을 포함하는 합금으로 상변화층을 형성하였다. Next, a phase change layer was formed on the insulating layer with an alloy containing rhodium and iron.
이때, 상기 로듐 및 철의 원자비는 9~11 : 11~9이다.At this time, the atomic ratio of rhodium and iron is 9~11:11~9.
다음으로, 상기 상변화층 상에 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어진 강자성층을 형성하여 박막 형태의 자기메모리 소자를 제조하였다. Next, a ferromagnetic layer made of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or an alloy thereof was formed on the phase change layer to manufacture a thin film type magnetic memory device.
제조예 2Production example 2
본 발명의 일 실시 예에 따라, 다른 구조를 지닌 자기메모리 소자를 제조하였다.According to an embodiment of the present invention, magnetic memory devices with different structures were manufactured.
먼저, 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어진 고정자성층을 준비하였다.First, a fixed magnetic layer made of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or an alloy thereof was prepared.
다음으로, 상기 고정자성층 상에 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O-3) 또는 질화실리콘(Si3N4) 중 선택되는 1종 이상의 물질로 절연층을 형성하였다.Next, an insulating layer was formed on the fixed magnetic layer with one or more materials selected from magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O -3 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
다음으로, 중금속 비자성물질인 백금, 탄탈럼, 텅스텐, 하프늄 또는 이들의 합금으로 이루어진 중금속비자성층을 형성하였다.Next, a heavy metal non-magnetic layer made of heavy metal non-magnetic materials such as platinum, tantalum, tungsten, hafnium, or an alloy thereof was formed.
다음으로, 상기 절연층 상에 로듐 및 철의 원자비가 9~11 : 11~9인 이들의 합금으로 이루어진 상변화층을 형성하여 박막 형태의 자기메모리 소자를 제조하였다. Next, a phase change layer made of an alloy of rhodium and iron with an atomic ratio of 9 to 11:11 to 9 was formed on the insulating layer to manufacture a magnetic memory device in the form of a thin film.
제조예 3Production example 3
본 발명의 일 실시 예에 따라, 또 다른 구조를 지닌 자기메모리 소자를 제조하였다.According to an embodiment of the present invention, a magnetic memory device with another structure was manufactured.
먼저, 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어진 고정자성층을 준비하였다.First, a fixed magnetic layer made of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or an alloy thereof was prepared.
다음으로, 상기 고정자성층 상에 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O-3) 또는 질화실리콘(Si3N4) 중 선택되는 1종 이상의 물질로 절연층을 형성하였다.Next, an insulating layer was formed on the fixed magnetic layer with one or more materials selected from magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O -3 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
다음으로, 상기 절연층 상에 로듐 및 철의 원자비가 9~11 : 11~9인 이들의 합금으로 이루어진 상변화층을 형성하였다.Next, a phase change layer made of an alloy of rhodium and iron with an atomic ratio of 9 to 11:11 to 9 was formed on the insulating layer.
다음으로, 상기 상변화층 상에 상온에서 강자성이 없으면서 전기 전도성이 있는 물질인 구리, 티타늄, 바나듐, 크로뮴, 망가니즈, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있는 금속비자성층을 형성하였다.Next, a metal non-magnetic layer was formed on the phase change layer, which may be made of copper, titanium, vanadium, chromium, manganese, aluminum, or an alloy thereof, which are materials that are electrically conductive without being ferromagnetic at room temperature.
다음으로, 상기 금속비자성층 상에 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어진 강성층을 형성하여 박막 형태의 자기메모리 소자를 제조하였다.Next, a rigid layer made of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or an alloy thereof was formed on the metal non-magnetic layer to manufacture a thin film type magnetic memory device.
제조예 4Production example 4
본 발명의 일 실시 예에 따라, 마지막으로 다른 구조를 지닌 자기메모리 소자를 제조하였다.Finally, according to an embodiment of the present invention, a magnetic memory device with a different structure was manufactured.
먼저, 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어진 고정자성층을 준비하였다.First, a fixed magnetic layer made of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or an alloy thereof was prepared.
다음으로, 상기 고정자성층 상에 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O-3) 또는 질화실리콘(Si3N4) 중 선택되는 1종 이상의 물질로 제1절연층을 형성하였다Next, a first insulating layer was formed on the fixed magnetic layer with one or more materials selected from magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O -3 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
상기 제1절연층 상에 철(Fe), 코발트 (Co), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어진 강자성층을 준비하였다.A ferromagnetic layer made of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or an alloy thereof was prepared on the first insulating layer.
상기 강자성층 상에 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O-3) 또는 질화실리콘(Si3N4) 중 선택되는 1종 이상의 물질로 제2절연층을 형성하였다.A second insulating layer was formed on the ferromagnetic layer using at least one material selected from magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O -3 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
다음으로, 상기 제2절연층 상에 로듐 및 철의 원자비가 9~11 : 11~9인 이들의 합금으로 이루어진 상변화층을 형성하여 박막 형태의 자기메모리 소자를 제조하였다.Next, a phase change layer made of an alloy of rhodium and iron with an atomic ratio of 9 to 11:11 to 9 was formed on the second insulating layer to manufacture a magnetic memory device in the form of a thin film.
실험예Experiment example
도 8 내지 도 9는 상변화에 따른 상변화 물질의 자성특성변화 및 상변화에 의해 스핀전류가 생성되는 것을 나타낸 것이다.Figures 8 and 9 show the change in magnetic properties of a phase change material according to the phase change and the generation of spin current by the phase change.
상기 도 8 내지 도 9을 참조하면, 본 발명에 따른 자기메모리 소자는 상변화층을 포함하고 있기 때문에, 반강자성에서 강자성으로 또는 강자성에서 상자성으로 변하는 것이 가능하고, 이러한 상변화가 수 피코 초(ps)사이에 발생하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 9, since the magnetic memory device according to the present invention includes a phase change layer, it is possible to change from antiferromagnetism to ferromagnetism or from ferromagnetism to paramagnetism, and this phase change occurs in several picoseconds ( You can check what happens between ps).
이는 기존의 자기메모리 소자 구동 시, 나노 초(ns)사이에 발생하는 긴 구동 시간을 지니는 단점에 비해, 본 발명에 따른 자기메모리 소자는 피코 초(ps)로 시간을 단축시키는 효과를 지녔다는 점을 확인시켜주는 것이며, 스핀전류 및 상변화 사이에 상호작용이 존재함을 알려주는 의미를 지닌다.This is because compared to the disadvantage of having a long driving time of nanoseconds (ns) when driving a conventional magnetic memory device, the magnetic memory device according to the present invention has the effect of shortening the time to picoseconds (ps). This confirms the fact that there is an interaction between spin current and phase change.
본 발명의 상변화물질을 활용한 자기메모리 소자는 상변화 및 스핀전류 사이의 상호작용을 이용하여 자기메모리 소자 구동 시 사용되는 높은 전력으로 인해 발생되는 사용 전력이 증가하는 문제 및 절연층의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제들을 동작 전류를 감소시킴으로써 해결할 수 있다. The magnetic memory device using the phase change material of the present invention uses the interaction between phase change and spin current to solve the problem of increased power usage caused by the high power used when driving the magnetic memory device and the reliability of the insulating layer. Dropping problems can be solved by reducing the operating current.
또한, 본 발명의 상변화물질을 활용한 자기메모리 소자는 기존 자기메모리 소자의 자유자성층이 세차운동으로 인해 발생하는 긴 구동 시간의 문제를 상변화 및 스핀전류 사이의 상호작용을 통해 기존의 세차운동으로 인해 소요되는 나노초 대의 긴 구동 시간을 피코초 대의 구동 시간대로 감축시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the magnetic memory device using the phase change material of the present invention solves the problem of long driving time caused by precession of the free magnetic layer of existing magnetic memory devices by improving the existing precession through the interaction between phase change and spin current. This has the effect of reducing the long drive time of nanoseconds to picoseconds.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 고정자성층 11: 제1절연층 20: 절연층
30: 자유자성층 40: 자유자성층 41: 상변화층 42: 금속비자성층 43: 강자성층
50: 자유자성층 51: 강자성층 52: 제2절연층 53: 상변화층10: Fixed magnetic layer 11: First insulating layer 20: Insulating layer
30: Free magnetic layer 40: Free magnetic layer 41: Phase change layer 42: Metal non-magnetic layer 43: Ferromagnetic layer
50: Free magnetic layer 51: Ferromagnetic layer 52: Second insulating layer 53: Phase change layer
Claims (13)
상기 고정자성층(10) 상에 형성되는 절연층(20); 및
상기 절연층(20) 상에 형성되는 자유자성층(30)으로 구성되되,
상기 자유자성층은 자성층(31); 및 상변화물질이 포함된 상변화층(32);을 더 포함하여 구성되고, 상기 상변화층(32)은 상기 자성층(31)의 상면 또는 하면에 위치하고,
상기 상변화물질은 로듐 및 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.Fixed magnetic layer (10);
an insulating layer 20 formed on the fixed magnetic layer 10; and
It consists of a free magnetic layer 30 formed on the insulating layer 20,
The free magnetic layer includes a magnetic layer (31); and a phase change layer 32 containing a phase change material, wherein the phase change layer 32 is located on the upper or lower surface of the magnetic layer 31,
A magnetic memory device wherein the phase change material includes rhodium and iron.
상기 상변화층(32)이 상기 자성층(31)의 하면에 위치한 경우, 상기 상변화층(32)에서의 상변화는 상기 자성층(31)에 스핀전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.According to paragraph 1,
When the phase change layer (32) is located on the lower surface of the magnetic layer (31), the phase change in the phase change layer (32) generates a spin current in the magnetic layer (31).
상기 상변화층(32)이 상기 자성층(31)의 상면에 위치한 경우, 상기 자성층(31)에 인가된 전류에 의해 발생한 스핀전류가 상기 상변화층(32)의 상변화를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자. According to paragraph 1,
When the phase change layer 32 is located on the upper surface of the magnetic layer 31, the spin current generated by the current applied to the magnetic layer 31 causes a phase change in the phase change layer 32. A magnetic memory device that
상기 상변화물질의 상변화 온도는 350K 내지 400K인 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.According to paragraph 1,
A magnetic memory device, characterized in that the phase change temperature of the phase change material is 350K to 400K.
상기 로듐 및 철의 원자비는 9~11 : 11~9인 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.According to paragraph 1,
A magnetic memory device characterized in that the atomic ratio of rhodium and iron is 9~11:11~9.
상기 고정자성층(10) 상에 형성되는 절연층(20); 및
상기 절연층(20) 상에 형성되는 자유자성층(40);을 포함하고,
상기 자유자성층(40)은 상변화물질을 포함하는 상변화층(41); 상기 상변화층(41) 상에 형성되는 금속비자성층(42); 및 상기 금속비자성층(42) 상에 형성되는 강자성층(43);을 포함하고,
상기 상변화물질은 로듐 및 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.Fixed magnetic layer (10);
an insulating layer 20 formed on the fixed magnetic layer 10; and
It includes a free magnetic layer 40 formed on the insulating layer 20,
The free magnetic layer 40 includes a phase change layer 41 containing a phase change material; A metal non-magnetic layer 42 formed on the phase change layer 41; and a ferromagnetic layer 43 formed on the metal non-magnetic layer 42,
A magnetic memory device wherein the phase change material includes rhodium and iron.
상기 상변화층(41)에 전류가 인가되는 경우 스핀전류가 발생하고, 상기 스핀전류는 상기 금속비자성층(42)을 거쳐 상기 강자성층(43)으로 인가되어 자화 스위칭을 유도하는 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.In clause 7,
When a current is applied to the phase change layer 41, a spin current is generated, and the spin current is applied to the ferromagnetic layer 43 through the metal non-magnetic layer 42 to induce magnetization switching. Magnetic memory device.
상기 금속비자성층(42)은 구리, 티타늄, 바나듐, 크로뮴, 알루미늄, 망가니즈 또는 이들의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.In clause 7,
The metal non-magnetic layer 42 is a magnetic memory device characterized in that it contains copper, titanium, vanadium, chromium, aluminum, manganese, or an alloy thereof.
상기 고정자성층(10) 상에 형성되는 제1절연층(11); 및
상기 제1절연층(11) 상에 형성되는 자유자성층(50)을 포함하고,
상기 자유자성층(50)은 강자성층(51); 상기 강자성층(51) 상에 형성되는 제2절연층(52); 및 상기 제2절연층(52) 상에 형성되고 상변화물질을 포함하는 상변화층(53);을 포함하고,
상기 상변화물질은 로듐 및 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.Fixed magnetic layer (10);
a first insulating layer 11 formed on the fixed magnetic layer 10; and
It includes a free magnetic layer 50 formed on the first insulating layer 11,
The free magnetic layer 50 includes a ferromagnetic layer 51; a second insulating layer 52 formed on the ferromagnetic layer 51; And a phase change layer 53 formed on the second insulating layer 52 and containing a phase change material,
A magnetic memory device wherein the phase change material includes rhodium and iron.
상기 강자성층(51) 및 제2절연층(11)에 전류가 인가되는 경우 스핀전류가 발생되어 상기 상변화층(53)의 상변화를 유도하는 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.According to clause 10,
A magnetic memory device characterized in that when a current is applied to the ferromagnetic layer (51) and the second insulating layer (11), a spin current is generated to induce a phase change in the phase change layer (53).
상기 강자성층(51)의 강자성물질은 철, 코발트 니켈 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.According to clause 10,
A magnetic memory device, characterized in that the ferromagnetic material of the ferromagnetic layer (51) is made of iron, cobalt nickel, or an alloy thereof.
상기 제1절연층(11) 및 제2절연층(52)의 절연물질은 밴드갭이 1eV 이상인 산화물 또는 질화물 절연체인 것을 특징으로 하는 자기메모리 소자.According to clause 10,
A magnetic memory device, characterized in that the insulating material of the first insulating layer 11 and the second insulating layer 52 is an oxide or nitride insulator with a band gap of 1 eV or more.
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Citations (2)
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| KR100695163B1 (en) * | 2005-10-06 | 2007-03-14 | 삼성전자주식회사 | Phase change memory device using magnetic resistance effect and methods of operating and manufacturing the same |
| KR20110038626A (en) | 2008-06-25 | 2011-04-14 | 후지 덴키 홀딩스 가부시키가이샤 | Magnetic memory element and its driving method and nonvolatile memory device |
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2023
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