TWI551035B - 具有多重固定鐵磁層或多重自由鐵磁層的自旋扭矩震盪器 - Google Patents

具有多重固定鐵磁層或多重自由鐵磁層的自旋扭矩震盪器 Download PDF

Info

Publication number
TWI551035B
TWI551035B TW100145768A TW100145768A TWI551035B TW I551035 B TWI551035 B TW I551035B TW 100145768 A TW100145768 A TW 100145768A TW 100145768 A TW100145768 A TW 100145768A TW I551035 B TWI551035 B TW I551035B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
free
nano
spin torque
torque oscillator
Prior art date
Application number
TW100145768A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201234764A (en
Inventor
德米翠Ｅ 尼可諾夫
喬治Ｉ 波利安歐夫
Original Assignee
英特爾公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 英特爾公司 filed Critical 英特爾公司
Publication of TW201234764A publication Critical patent/TW201234764A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI551035B publication Critical patent/TWI551035B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B15/00—Generation of oscillations using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, or using superconductivity effects
    • H03B15/006—Generation of oscillations using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, or using superconductivity effects using spin transfer effects or giant magnetoresistance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/329—Spin-exchange coupled multilayers wherein the magnetisation of the free layer is switched by a spin-polarised current, e.g. spin torque effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
    • H01F41/302—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F41/308—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices lift-off processes, e.g. ion milling, for trimming or patterning
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/26—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles as a frequency reference
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S1/00—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
    • H01S1/02—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range solid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

具有多重固定鐵磁層或多重自由鐵磁層的自旋扭矩震盪器 發明領域
本發明的實施例係有關於自旋扭矩震盪器。
 發明背景
自旋扭矩震盪器首次出現在2003年。請見奇司列夫(S. I. Kiselev)等人發表於自然(Nature) 425，380(2003)。從那時起，它們已顯示提供了一種作為微波信號產生器的可靠選項。它們典型提供比其他微波震盪器更小的尺寸，且主要由典型具有約200nm以下尺寸的其鐵磁奈米柱尺寸所界定。一自旋扭矩震盪器的頻率係可藉由改變穿過該振盪器的電流作調整。一般而言，自旋扭矩震盪器的操作係仰賴由於從FM層越過電子非磁性層(譬如，諸如銅或MgO)所致的自旋扭矩作用下之自由(或“主動”)鐵磁(FM)層中的磁化之進動。磁化的進動或變異隨後係經由磁阻效應轉換成一電信號，磁阻效應係指以自由及固定FM層中之磁化的相對定向為基礎之自旋扭矩震盪器的材料堆積體之電阻的變化。
現今，藉由自旋扭矩效應以奈米磁鐵及其進動為基礎的微波震盪器係需要一外部磁場以供其操作。在此等環境下，將需要一永久性磁鐵抑或一具有電流的導線藉以生成一外部磁場。然而，若是永久性磁鐵，自旋扭矩震盪器將不利地佔用額外空間，且進一步，將與電路的其他元件生成干擾。若是導線，該配置將導致不斷消散的焦耳熱，其會不利於電路。
 發明概要
依據本發明之一實施例，係特地提出一種自旋扭矩震盪器，其係組構成可在不使用其外部之磁場的情況下產生微波電震盪，該自旋扭矩震盪器具有下列中之一者：複數個輸入奈米柱、及具有複數個自由FM層的一奈米柱。
圖式簡單說明
參照下文詳細描述及用來示範本發明實施例的附圖，可更加瞭解本發明的部分實施例，圖中：第1a圖是根據先前技藝的一自旋扭矩震盪器之立體圖；第1b圖是第1a圖的自旋扭矩震盪器之俯視平面圖；第2圖是先前技藝的一自旋扭矩震盪器中之一自由FM層的平面中之磁化角vs.磁化能的繪圖；第3a圖是根據第一實施例之一自旋扭矩震盪器的俯視平面圖；第3b圖是第3a圖沿著線B-B之橫剖視圖；第4圖描繪根據第一實施例之一自由FM層內的俯視平面圖中之模擬磁化的接續快照；第5a圖顯示根據第二實施例之一自旋扭矩震盪器的立體圖；第5b圖顯示第5a圖的自旋扭矩震盪器之俯視平面圖；第5c圖顯示根據第二實施例之兩自由鐵磁層上之磁化方案；第6圖是顯示根據實施例的一方法之流程圖；及第7圖是一併入有根據實施例的一自旋扭矩震盪器之系統。
 較佳實施例之詳細說明
下列描述中，提出許多特定細節。然而請瞭解：本發明的實施例可在無這些特定細節下被實行。在其他情形中，不詳細顯示熟知的電路、結構及技術以免防礙對於本文描述的理解。
在下列詳細描述中，係參照示範性顯示可在其中實行所請求標的物之特定實施例的附圖。這些實施例以充分細節描述以使熟習該技術者能夠實行標的物。請瞭解各不同的實施例雖然不相同卻未必互斥。譬如，本文就一實施例所描述的一特定特徵構造、結構或特徵在可其他實施例內被實行而不脫離所請求標的物之精神及範圍。此外，請瞭解：在各揭露實施例內之個別元件的區位或配置可作修改而不脫離所請求標的物之精神及範圍。因此，下列詳細描述未以限制性意義視之，且標的物之範圍只由申請專利範圍界定，連同申請專利範圍的均等物的完整範圍適當地詮釋。圖中，類似的編號係指數個圖中相同或相似的元件或功能，且所描繪的元件未必依照彼此比例，而是可放大或縮小個別元件藉以更易在本描述脈絡下理解該等元件。
實施例係基於一自旋偏振電流可經由自旋角動量的直接轉移而將一扭矩施加至一鐵磁之為人熟知的原理。因此，一磁性多層結構可將能量譬如從一直接電流轉換成可被施加在諸如微波振盪器等裝置中的高頻磁旋轉。可達成上述結果的一習見裝置之一範例係連同第2圖的支援繪圖被顯示於第1a及1b圖。
特別參照第1a及1b圖，一習見自旋扭矩震盪器100的奈米柱110分別顯示於側視圖及俯視平面圖。奈米柱110係包括一材料堆積體112，材料堆積體112包含由一非磁性層118而與一固定FM層116分離的一自由鐵磁(FM)層114。FM層可包括任何FM材料，譬如諸如鈷、一鈷鐵合金、或鎳鐵合金、一鈷鎳合金、或鐵鉑合金。FM層116可為數個合金的一多層組合。非磁性層118可譬如包括一諸如銅等非磁性金屬；在此實例中，層114、118及116一起稱為一“自旋閥”。或者，非磁性層118可譬如包括一介電/非磁性材料，諸如氧化鋁(Al2O3)或氧化鎂(MgO)；在此實例中，層114、118及116一起作為一“磁性穿隧接面”。配置一釘固反鐵磁層(pinning anti-ferromagnetic layer)(AFM層)120使得固定FM層被嵌夾於其與非磁性層之間。釘固AFM的角色在於防止固定FM層由於自旋轉移扭矩而經歷旋轉。AFM層可包含任何交換材料，譬如諸如鐵錳合金或一鉑錳合金。材料堆積體則如圖示被嵌夾於一頂電極122與一底電極124之間。電極可由任何非磁性傳導材料製成，譬如諸如銅或金。譬如，自由FM層可包括一3nm層的Co，非磁性層可包括一3nm層的Cu，固定FM層可包括一40nm層的Co，釘固AFM層可包括一20nm層的PtMn，且頂及底電極可包括數層的Cu。在其所顯示的橢圓形橫剖面中，奈米柱110可具有測得約130nm的一長軸線及測得約70nm的一短軸線。利用藉由被施加橫越材料堆積體112的一電壓之直接電流的電子傳輸係將電子驅動經過固定FM層116朝向非磁性層，而施加一扭矩至自由FM層114。在自由FM層114相對於固定FM層116之磁化的一振盪係可能導致奈米柱110的電阻改變。在直接電流條件下，此等磁動力學係產生一時變電壓，其轉而可產生一具有位於微波範圍的頻率之信號。如第1b圖清楚顯示，奈米柱為橢圓形橫剖面。在此組態下，振盪傾向於相對於自由FM層114中的磁化力矩(magnetization moment)方向呈對稱。在此實例中，電壓信號將只發生於自由FM層114的兩穩定狀態下，如下文對於第2圖所說明。
接著隨後參照第2圖，顯示一諸如第1a及1b圖的奈米柱110等奈米磁鐵vs.一類似於自由FM層114的自由FM層的平面中之磁化角的示意圖。對於沿著圖中標為“1”的橢圓長軸線之磁化係存在兩穩定磁化狀態。施加一外部磁場H，一狀態的能量變成低於另一狀態的能量，如第2圖右側所見。在一較大的磁場，可能只留有一穩定狀態。因此，再度參照第1圖，為了確保妥當的信號強度，必須如箭頭H所示施加一外部磁場至奈米柱110，藉以留下供自由FM層114中的磁化可繞其旋轉之單一狀態。
實施例並不需要提供外部磁場H藉以確保來自一自旋扭矩震盪器之妥當的微波信號強度。所謂一自旋扭矩震盪器的“外部”之一磁場係指並非由一電流運行經過自旋扭矩震盪器所產生的磁場。因此，實施例提供一包含一被組構以產生微波電振盪的奈米柱之自旋扭矩震盪器，而不用位於其外部的一磁場。根據第一實施例，自旋扭矩震盪器係包括含有一輸出奈米柱及至少兩輸入奈米柱之複數個奈米柱，其中奈米柱彼此絕緣且包括各別的固定磁性層。第一實施例係容許獨立的電流被注射經過輸入奈米柱，其數值及/或極性經過選擇以藉由獨立注射的輸入電流所產生之自由FM層中的一空間變動自旋扭矩生成一振盪磁旋渦。一奈米柱隨後可用於輸出信號。根據第二實施例，自旋扭矩震盪器係具有一實質圓形橫剖面，並無任何釘固層，且包含一第一自由鐵磁層及一配置於第一自由鐵磁層上的穿隧接面，以及在厚度及飽和磁化中的至少一者上不同於第一自由鐵磁層之一第二自由鐵磁層，第二自由鐵磁層配置於穿隧接面上。此處亦不需要外部磁場。一者係形成兩個缺乏由一具有橢圓形橫剖面的自由FM層所提供之形狀異向性的自由FM層。藉由其接近圓形的橫剖面，第二實施例的兩自由FM層係缺乏較佳/較低能態。因此，在自由FM層內產生空間變動磁化，而不需要外部施加的磁場。
此時將分別參照第3a至4圖及第5a至5c進一步詳細描述第一及第二實施例。
首先參照第3a至4圖，提供第一實施例的一範例。如第3a圖所見，以俯視平面圖顯示根據第一實施例的一自旋扭矩震盪器300。示範性自旋扭矩震盪器300可如圖所示包括三個輸入奈米柱310、310’及310”，及一輸出奈米柱311，其皆配置於一共同基底315上，但如上述的第一實施例可包括兩或更多個輸入奈米柱。參照第3b圖可清楚看見的基底315係包括一非磁性層318及一與其共同伸展的自由FM層314。如第3a圖所示，一方面的基底315、及另一方面的輸入奈米柱310、310’及310”可較佳具有橢圓形橫剖面/橢圓形俯視平面圖。奈米柱310、310’、310”及311的橢圓形橫剖面/俯視平面圖係確保固定FM層316中沿著橢圓的長軸線具有穩定的磁化狀態。
接著參照第3b圖，顯示第3a圖的自旋扭矩震盪器300沿著破折線B-B的橫剖視圖。如第3b圖所示，複數個奈米柱310、310’、310”及311係各包括一包含一固定FM層316及一配置於固定FM層316上的釘固AFM層320之材料堆積體312。AFM層可譬如包含一鉑錳合金。自旋扭矩震盪器300進一步包括一可延伸於全部奈米柱310、310’、310”及311底下之非磁性層318，及一與非磁性層118共同伸展之自由FM層314。FM層可包括任何FM材料，譬如諸如鈷、一鈷鐵合金、一鎳鐵合金或一鐵鉑合金。非磁性層318可譬如包括任何介電/非磁性材料，諸如譬如銅。根據一實施例，非磁性層318可包括一介電層，譬如諸如MgO。材料堆積體312連同非磁性層318及自由FM層314被嵌夾於一接地電極322與各材料堆積體312上方的各別頂電極324之間，電極譬如包含非磁性金屬諸如銅、金或鉑。電極可為譬如一微處理器、一微波收發器或感測器等一積體電路中的金屬層。在圖示實施例中，自由層314的磁化係為可變並藉由輸入奈米柱的定位及對其提供獨立的各別輸入電流之可能性而概括呈現空間不均勻性。固定層316中的磁化係藉由相鄰的釘固AFM層320而保持恆定。藉由改變對於其的各別電壓使得進入各奈米柱310、310’及310”內的直接獨立電流所導致之一電子傳輸，係驅動電子經過各個各別固定FM層316朝向或遠離非磁性層，而對於自由FM層114施加一扭矩。各輸入奈米柱310、310’及310”所產生的扭矩方向(不論順時針或逆時針)係依據輸入奈米柱內的電子通量方向而定。因此，若一正電壓施加至一輸入奈米柱，諸如第3a及3b圖的輸入奈米柱310及310’，該輸入奈米柱內之電子通量的方向將遠離自由FM層，且自由FM層內之所產生的磁扭矩將指向下方，如第3a圖的箭頭Td所示。另一方面，若一負電壓被施加至一輸入奈米柱，諸如第3a及3b圖的輸入奈米柱310”，該輸入奈米柱內之電子通量的方向將朝向自由FM層314，且自由FM層內之所產生的磁扭矩將指向上方，如第3b圖的箭頭Tu所示。因此，對於各個各別的奈米柱310、310’及310”，可產生相對於相關聯固定FM層316者之自由FM層314的磁化中的一振盪之一個別組份，這些組份各身為輸入奈米柱的定位及對其供應的電流量及/或極性之函數。因為供應至各輸入奈米柱的不同輸入電流，自由FM層內各者所導致的扭矩可能不同，且因此自由FM層內的進動可能產生不對稱性，藉此導致其具有一磁振盪。此等磁動力學係產生一時變電壓，其轉而可產生一具有位於微波範圍的頻率之信號。
在本發明的第一實施例中，各別奈米柱相對於彼此的定位係可以自由FM層內之磁化變化的所欲圖案之函數被決定。如上文所示，輸入奈米柱的一定位可藉由其可能欲在自由FM層內產生的扭矩方向被決定。一般而言，輸出奈米柱可較佳配置於與自由FM層內的一最大磁化變化呈現對應之一區位。譬如，若自由FM層內的磁化將以一旋渦圖案移動，可能較佳將輸出奈米柱放置在由自由FM層的俯視平面圖所界定之形狀中心，原因在於該中心位置係與對應於自由FM層內的一最大磁化變化之一區位呈現對應。
根據一實施例，譬如第3a圖所示，輸入奈米柱310、310’及310”可配置為圍繞輸出奈米柱311。柱中心的座標、暨基底層315的維度係就柱的最小寬度L、及柱的最小間隙G被顯示於第3a圖中。因此，在所顯示的範例中，基底層315可具有由下式(1)及(2)提供的一主要半徑a及次要半徑：
a=1.5b　式(1)
b=2G+1.5L　式(2)
此外，奈米柱310、310’及310”在圖示範例中可具有由下式(3)、(4)及(5)提供之其中心的x座標：
x(310)=0.75(L+G)　式(3)
x(310’)=0.75(L+G)　式(4)
x(310”)=-1.5L　式(5)
奈米柱310、310’及310”在圖示範例中具有由下式(6)、(7)及(8)提供之其中心的y座標：
y(310)=0.87(L+G)　式(6)
y(310’)=-0.87(L+G)　式(7)
y(310”)=0　式(8)
第3a圖中亦顯示，配置於奈米柱310、310’及310”底下之自由FM層中的自旋扭矩Td及Tu係指示出促進一磁旋渦生成的整體旋轉方向。根據第一實施例，所提出的圍繞輸出奈米柱之輸入奈米柱的配置、及穿過輸入奈米柱之電流的極性(電流的兩個正及一個負方向)係將組合成磁化變化的一旋轉圖案，且將促進所顯示的旋渦之形成。
第4圖顯示以0.1ns間隔內所取之諸如第3a及3b圖的自由FM層314等一自由FM層內的俯視平面圖中之模擬磁化方向從左到右及從頂列至底列的接續快照。影像顯示出旋渦V的位置繞奈米磁鐵的中心旋轉，其對於所顯示的模擬係被選擇為一橢圓形圓柱210nm x 140nm x 3nm，各奈米柱中具有4mA的一電流，三個奈米柱具有所施加電壓的極性且因此具有如第3b圖所示電流的極性。在一範例中，將4伏特量值的電壓施加至各柱。模擬係顯示出：一旋渦的中心將在繞橢圓中心的一橢圓形軌道中移動。因此，輸出柱底下的磁化方向將旋轉且材料堆積體的電阻將依此振盪。對於輸出柱的電壓施加係將導致具1至10GHz頻率之一振盪的輸出電流。譬如0.5伏特的電壓係施加至輸出柱。
接著參照第5a至5c圖，顯示第二實施例的一範例。如第5a及5b圖所示，分別在側視圖及俯視平面圖中顯示一自旋扭矩震盪器500的一奈米柱510。奈米柱510係包括一材料堆積體112，材料堆積體112包含由一非磁性層518層與一第二自由FM層517分離的一第一自由鐵磁(FM)層514。根據第二實施例，兩自由FM層具有不同厚度及/或不同磁化飽和數值。飽和磁化數值係為磁化鐵磁在低溫所達成之磁化數值的極限。FM層可包括任何FM材料，譬如諸如鈷、一鈷鐵合金、一鎳鐵合金或一鐵鉑合金。非磁性層518可譬如包括任何介電/非磁性材料，諸如銅或MgO。材料堆積體轉而如圖所示被嵌夾於一頂電極522與一底電極524之間。電極可由譬如銅或金等任何非磁性傳導材料製成，並可對應於一積體電路中的材料線。在第二實施例中，並未出現釘固AFM層，且因此不存在固定FM層。此外，藉由奈米柱510的一接近圓形的橫剖面，不存在穩定的組態。利用藉由被施加橫越材料堆積體512的一電壓之直接電流的電子傳輸係將電子驅動經過第一自由FM層514及第二自由FM層517,而施加一扭矩至各個自由FM層。儘管藉由其不同厚度及/或不同飽和磁化數值而具有不同角速度，兩個自由FM層114皆進動。
接著參照第5b圖，奈米柱係為接近圓形的橫剖面。在此組態下，譬如，由於缺乏橢圓形橫剖面中所存在的形狀異向性，並無較低能量組態/穩定磁性狀態。在直接電流條件下，藉由各別自由FM層514及517中所產生的兩磁化之相對角度的變化，因為材料堆積體512的電阻將隨著磁化的相對角度而變，可在橫越奈米柱510的電壓中產生微波電震盪。
已經進行關於譬如第5a圖所示的第二實施例之一模擬。兩自由FM層中的磁化演變之藍道-李福西茲-吉柏特方程式(Landau-Lifshitz-Gilbert equations)(此處以各層中的一均勻磁化之逼近寫出)係為：
其中B是對於此範例之等於零的磁場，M1,2是各層中的磁化，Ms1,2是各層中的飽和磁化，t1,2是各層的厚度，θ=θ1-θ2是對於各層的磁化角度之差異，J是電流密度，P1,2是對於各層之載體的自旋偏振。因此，若兩層皆為自由，磁化角度的差異演變如下：
正是此差異就平行及反平行組態的電阻而言決定了堆積體的電阻：
吾人基於上文作如下結論：角度係以準諧波(quasi-harmonic)方式演變。這此堆積體之電阻振盪。振盪的頻率與電流成正比。這能夠經由電流數值作一很有效率的調整，而不同於上文說明的習見振盪器。其理由在於：習見的自旋扭矩震盪器仰賴奈米磁鐵中之磁化模式的本徵頻率，而對於該等實施例而言振盪係由電流被驅動。
參照第5c圖，顯示作用在可譬如對應於第5a圖的自由FM層514及518之標為M1及M2的兩自由FM層(為求清楚呈略微偏移)上之磁化的一方案。如第5c圖所示，標為θ1,2的箭頭係對應於磁化方向，且標為T1,2的箭頭對應於作用在各別層上的扭矩。第5c圖顯示各別層中的磁化可具有不同量值及方向，且各別層中產生的扭矩是磁化的函數，並顯示其他項目。
接著參照第6圖，以流程圖格式描繪一方法實施例。一方法實施例600在方塊610中係包括製作一組構為在不存在兩穩定振盪狀態下產生微波電震盪之自旋扭矩震盪器，且不用位於其外部的一磁場。根據實施例製作一自旋扭矩震盪器係可如方塊620所示包括提供一具有複數個輸入奈米柱的自旋扭矩震盪器，或者其可如方塊630所示包括提供一具有一包含複數個自由FM層的奈米柱之自旋扭矩震盪器。
參照第7圖，顯示其中可使用本發明的實施例之許多可能的系統900之一者。在一實施例中，電子配置1000可包括一含有一自旋扭矩震盪器、諸如第3a至3b或5a至5b圖的一振盪器300或500之積體電路710。配置1000可進一步包括一微處理器、一收發器、或一感測器晶片。在一替代性實施例中，電子配置1000可包括一特殊應用IC(ASIC)。晶片組(譬如圖形、聲音、及控制晶片組)中所見的積體電路亦可根據本發明的實施例被封裝。
對於第7圖描繪的實施例，如圖所示，系統900亦可包括藉由一匯流排1010耦合至彼此的一主記憶體1002、一圖形處理器1004、一大量儲存裝置1006、及/或一輸入/輸出模組1008。記憶體1002的範例係包括但不限於靜態隨機存取記憶體(SRAM)及動態隨機存取記憶體(DRAM)。大量儲存裝置1006的範例係包括但不限於一硬碟機、一光碟機(CD)、一數位多媒體碟機(DVD)、等等。輸入/輸出模組1008的範例係包括但不限於一鍵盤、游標控制配置、一顯示器、一網路介面、等等。匯流排1010的範例係包括但不限於一周邊控制介面(PCI)匯流排、一產業標準架構(ISA)匯流排、等等。在不同實施例中，系統90可為一無線行動電話、一個人數位助理、一口袋PC、一平板PC、一筆記型PC、一桌上型PC、一機上盒、一媒體中心PC、一DVD播放器、及一伺服器。
有利地，根據實施例，可生成一不需使用外部磁場的很密實且低功率微波自旋扭矩震盪器，其利用此方式不但節省空間及電力，且進一步使與電路的其他元件之干擾達到最小且使焦耳熱的消散達到最小。此等自旋扭矩震盪器可用來降低無線裝置的時脈及傳輸功率，藉此延長可攜式運算裝置的電池壽命。根據第一實施例，有利地，可提供一藉由調整其中電壓極性與量以容許調整頻率及方向磁振盪之自旋扭矩震盪器。此外，對於第二實施例，藉由多重自由FM層設計係提供振盪頻率的更寬廣可調整性。並且，免除釘固FM層係有利地降低製造成本及失效的可能性。
上文描述預定為示範性而非限制性。熟習該技術者將可作出變異。該等變異預定被包括在只受限於下列申請專利範圍的範圍之本發明的不同實施例中。
100．．．習見自旋扭矩震盪器
110，510．．．奈米柱
112，312，512．．．材料堆積體
114．．．自由鐵磁(FM)層
116，316．．．固定FM層
118，318，518．．．非磁性層
120，320．．．釘固反鐵磁層(AFM層)
122，324，522．．．頂電極
124，524．．．底電極
300，500．．．自旋扭矩震盪器
310，310’，310”．．．輸入奈米柱
311．．．輸出奈米柱
314，518．．．自由FM層
315．．．共同基底
322．．．接地電極
514．．．第一自由鐵磁(FM)層
517．．．第二自由鐵磁(FM)層
600．．．方法實施例
610，620，630．．．方塊
710．．．積體電路
900．．．系統
1000．．．電子配置
1002．．．主記憶體
1004．．．圖形處理器
1006．．．大量儲存裝置
1008．．．輸入/輸出模組
1010．．．匯流排
a．．．主要半徑
B．．．等於零的磁場
G．．．柱的最小間隙
H．．．外部磁場
J．．．電流密度
L．．．柱的最小寬度
M1，M2．．．自由FM層上之磁化
Ms1,2．．．層中的飽和磁化
P12．．．載體的自旋偏振
T1,2．．．作用在層上的扭矩
t1,2．．．層的厚度
Td，Tu．．．自由FM層中的自旋扭矩
θ1,2．．．磁化方向
第1a圖是根據先前技藝的一自旋扭矩震盪器之立體圖；
第1b圖是第1a圖的自旋扭矩震盪器之俯視平面圖；
第2圖是先前技藝的一自旋扭矩震盪器中之一自由FM層的平面中之磁化角vs.磁化能的繪圖；
第3a圖是根據第一實施例之一自旋扭矩震盪器的俯視平面圖；
第3b圖是第3a圖沿著線B-B之橫剖視圖；
第4圖描繪根據第一實施例之一自由FM層內的俯視平面圖中之模擬磁化的接續快照；
第5a圖顯示根據第二實施例之一自旋扭矩震盪器的立體圖；
第5b圖顯示第5a圖的自旋扭矩震盪器之俯視平面圖；
第5c圖顯示根據第二實施例之兩自由鐵磁層上之磁化方案；
第6圖是顯示根據實施例的一方法之流程圖；及
第7圖是一併入有根據實施例的一自旋扭矩震盪器之系統。
600．．．方法實施例
610，620，630．．．方塊

Claims (31)

  1. 一種自旋扭矩震盪器，其係組構成可在不使用其外部之磁場的情況下產生微波電震盪，該自旋扭矩震盪器包含：複數個輸入奈米柱；一自由FM層；配置於該自由FM層上的一穿隧接面；其中，該等複數個奈米柱彼此絕緣並係配置於該穿隧接面上，該等複數個奈米柱進一步包括一輸出奈米柱及數個各別固定磁性層。
  2. 如申請專利範圍第1項之自旋扭矩震盪器，其中，該等複數個奈米柱包含三個輸入奈米柱。
  3. 如申請專利範圍第2項之自旋扭矩震盪器，其中，該等三個奈米柱中之兩者適於導引具有一極性的電流，且該等三個奈米柱中之一者適於導引具有與該一極性相反之極性的電流。
  4. 如申請專利範圍第1項之自旋扭矩震盪器，其中，該等奈米柱進一步包括配置於該等各別固定磁性層中之對應者上的數個各別反鐵磁釘固層。
  5. 如申請專利範圍第1項之自旋扭矩震盪器，其中，該等奈米柱具有橢圓形橫剖面。
  6. 如申請專利範圍第1項之自旋扭矩震盪器，其中，該等自由FM層具有橢圓形橫剖面。
  7. 如申請專利範圍第1項之自旋扭矩震盪器，其中，具有 複數個自由FM層的該奈米柱具有實質上為圓形的橫剖面，無任何釘固層，且包含：一第一自由鐵磁層；配置於該第一自由鐵磁層上的一穿隧接面；一第二自由鐵磁層，其在厚度及飽和磁化中有至少一者與該第一自由鐵磁層不同，該第二自由鐵磁層係配置於該穿隧接面上。
  8. 如申請專利範圍第1項之自旋扭矩震盪器，其中，該等輸入奈米柱被配置成圍繞該輸出奈米柱。
  9. 如申請專利範圍第1項之自旋扭矩震盪器，其進一步包含：配置於該自由FM層下的一接地電極；以及配置在包含於該等奈米柱中的各別釘固層中之對應者上的數個各別電極。
  10. 如申請專利範圍第1項之自旋扭矩震盪器，其中，該穿隧接面包含下列中之至少一者：銅、氧化鋁和氧化鎂。
  11. 一種用於製造組構成可在不使用外部磁場之情況下產生微波電震盪的自旋扭矩震盪器之方法，該方法包含下列步驟：備置一自旋扭矩震盪器，該自旋扭矩震盪器具有複數個輸入奈米柱；備置一自由FM層；備置配置於該自由FM層上的一穿隧接面；使該等複數個奈米柱彼此絕緣； 將該等複數個奈米柱配置於該穿隧接面上，該等複數個奈米柱進一步包括一輸出奈米柱和數個各別固定磁性層。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，該等複數個奈米柱包含三個輸入奈米柱。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，進一步包含下列步驟：將該等三個輸入奈米柱中之兩者組構成導引具有一極性的電流，並將該等三個輸入奈米柱中之一者組構成導引具有與該一極性相反之極性的電流。
  14. 如申請專利範圍第11項之方法，進一步包含下列步驟：將該等輸入奈米柱配置成圍繞該輸出奈米柱。
  15. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，提供一自旋扭矩震盪器之步驟進一步包含：針對該等奈米柱中之各者，備置在該等各別固定磁性層中之對應者上的數個各別反鐵磁釘固層。
  16. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，該等奈米柱具有橢圓形橫剖面。
  17. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，該自由FM層具有橢圓形橫剖面。
  18. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，備置一自旋扭矩震盪器之步驟進一步包含：備置配置於該自由FM層下的一接地電極；備置配置在包含於該等奈米柱中的各別釘固層中之對應者上的數個各別電極。
  19. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，具有複數個自由FM層的該奈米柱具有實質上為圓形的橫剖面，無任何釘固層，而備置包括具有複數個自由FM層之一奈米柱的一自旋扭矩震盪器進一步包含：備置一第一自由鐵磁層；備置配置於該第一自由鐵磁層上的一穿隧接面；備置一第二自由鐵磁層，其在厚度及飽和磁化中有至少一者與該第一自由鐵磁層不同，該第二自由鐵磁層係配置於該穿隧接面上。
  20. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，該穿隧接面包含下列中之至少一者：銅、氧化鋁和氧化鎂。
  21. 一種電子系統，其包含：一積體電路，其包括：一裝置層；配置於該裝置層上的複數個層間介電層；中介於該等層間介電層之間的複數個金屬線；配置於該等複數個金屬線中之兩者之間以使該等金屬線對應於其電極的一自旋扭矩震盪器，該自旋扭矩震盪器係組構成可在不使用其外部之磁場的情況下產生產生微波電震盪，該自旋扭矩震盪器具有下列中之一者：複數個輸入奈米柱、及具有複數個自由FM層的一奈米柱。
  22. 如申請專利範圍第21項之系統，其中，具有複數個輸入奈米柱的該自旋扭矩震盪器進一步包含： 一自由FM層；配置於該自由FM層上的一穿隧接面；其中，該等複數個奈米柱彼此絕緣且係配置於該穿隧接面上，該等複數個奈米柱進一步包括一輸出奈米柱和數個各別固定磁性層。
  23. 一種電子系統，其包含：一積體電路，其包括：一裝置層；配置於該裝置層上的複數個層間介電層；中介於該等層間介電層之間的複數個金屬線；配置於該等複數個金屬線中之兩者之間以使該等金屬線對應於其電極的一自旋扭矩震盪器，該自旋扭矩震盪器係組構成可在不使用其外部之磁場的情況下產生產生微波電震盪，該自旋扭矩震盪器具有：複數個輸入奈米柱；一自由FM層；及配置於該自由FM層上的一穿隧接面；其中，該等複數個奈米柱彼此絕緣並係配置於該穿隧接面上，該等複數個奈米柱進一步包括一輸出奈米柱及數個各別固定磁性層。
  24. 如申請專利範圍第23項之系統，其中，該等複數個奈米柱包含三個輸入奈米柱。
  25. 如申請專利範圍第24項之系統，其中，該等三個奈米柱 中之兩者適於導引具有一極性的電流，且該等三個奈米柱中之一者適於導引具有與該一極性相反之極性的電流。
  26. 如申請專利範圍第23項之系統，其中，該等輸入奈米柱被配置成圍繞該輸出奈米柱。
  27. 如申請專利範圍第23項之系統，其中，該等奈米柱進一步包括配置於該等各別固定磁性層中之對應者上的數個各別反鐵磁釘固層。
  28. 如申請專利範圍第23項之系統，其中，該等奈米柱具有橢圓形橫剖面。
  29. 如申請專利範圍第23項之系統，其中，該等自由FM層具有橢圓形橫剖面。
  30. 如申請專利範圍第23項之系統，其進一步包含：配置於該自由FM層下的一接地電極；以及配置在包含於該等奈米柱中的各別釘固層中之對應者上的數個各別電極。
  31. 如申請專利範圍第23項之系統，其中，該穿隧接面包含下列中之至少一者：銅、氧化鋁和氧化鎂。
TW100145768A 2010-12-20 2011-12-12 具有多重固定鐵磁層或多重自由鐵磁層的自旋扭矩震盪器 TWI551035B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/973,269 US8604886B2 (en) 2010-12-20 2010-12-20 Spin torque oscillator having multiple fixed ferromagnetic layers or multiple free ferromagnetic layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201234764A TW201234764A (en) 2012-08-16
TWI551035B true TWI551035B (zh) 2016-09-21

Family

ID=46233612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100145768A TWI551035B (zh) 2010-12-20 2011-12-12 具有多重固定鐵磁層或多重自由鐵磁層的自旋扭矩震盪器

Country Status (3)

Country Link
US (3) US8604886B2 (zh)
TW (1) TWI551035B (zh)
WO (1) WO2012087551A1 (zh)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8450818B2 (en) 2009-06-18 2013-05-28 Dmitri E. Nikonov Methods of forming spin torque devices and structures formed thereby
WO2011039843A1 (ja) 2009-09-29 2011-04-07 株式会社 東芝 磁性発振素子
US8796794B2 (en) 2010-12-17 2014-08-05 Intel Corporation Write current reduction in spin transfer torque memory devices
US8604886B2 (en) * 2010-12-20 2013-12-10 Intel Corporation Spin torque oscillator having multiple fixed ferromagnetic layers or multiple free ferromagnetic layers
US8558571B2 (en) * 2011-01-06 2013-10-15 Purdue Research Foundation All-spin logic devices
US8582237B2 (en) * 2011-06-13 2013-11-12 Seagate Technology Llc Selectively magnetic write gap insert
FR2977999B1 (fr) * 2011-07-12 2013-08-23 Thales Sa Oscillateur spintronique et utilisation de celui-ci dans des dispositifs radiofrequence
US8988109B2 (en) * 2012-11-16 2015-03-24 Intel Corporation High speed precessionally switched magnetic logic
WO2014110603A1 (en) * 2013-01-14 2014-07-17 Cornell University Quasi-linear spin torque nano-oscillators
DE112013007149T5 (de) 2013-06-21 2016-02-25 Intel Corporation MTJ-Spin-Hall-MRAM-Bit-Zelle und -Anordnung
US9712171B2 (en) * 2013-09-11 2017-07-18 Intel Corporation Clocked all-spin logic circuit
EP3053197B1 (en) * 2013-09-30 2019-05-29 Intel Corporation Spintronic logic element
CN106030840B (zh) * 2014-03-25 2019-03-01 英特尔公司 磁畴壁逻辑器件及互连
US9336797B2 (en) 2014-05-29 2016-05-10 HGST Netherlands B.V. Extended spin torque oscillator
JP6561395B2 (ja) * 2014-06-18 2019-08-21 インテル・コーポレーション 装置
US9230571B1 (en) 2014-08-26 2016-01-05 Headway Technologies, Inc. MgO based perpendicular spin polarizer in microwave assisted magnetic recording (MAMR) applications
EP3035347B1 (en) * 2014-12-16 2017-11-15 IMEC vzw Spin torque majority gate device
CN106252503B (zh) * 2015-06-15 2019-03-19 中国科学院物理研究所 基于反铁磁材料的超高频自旋微波振荡器
US10601368B2 (en) * 2016-05-19 2020-03-24 Seagate Technology Llc Solid state microwave generator
WO2017222588A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-28 Intel Corporation In-plane current driven magnetic skyrmion spin oscillator
CN108666339B (zh) * 2017-03-28 2020-11-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 磁性随机存储器及其存储单元的制造方法
US9935261B1 (en) 2017-04-05 2018-04-03 Headway Technologies, Inc. Dielectric encapsulation layer for magnetic tunnel junction (MTJ) devices using radio frequency (RF) sputtering
US10038138B1 (en) 2017-10-10 2018-07-31 Headway Technologies, Inc. High temperature volatilization of sidewall materials from patterned magnetic tunnel junctions
US10325639B2 (en) 2017-11-20 2019-06-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Initialization process for magnetic random access memory (MRAM) production
US10522745B2 (en) 2017-12-14 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Low resistance MgO capping layer for perpendicularly magnetized magnetic tunnel junctions
US10522746B1 (en) 2018-08-07 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual magnetic tunnel junction devices for magnetic random access memory (MRAM)
US10797225B2 (en) 2018-09-18 2020-10-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual magnetic tunnel junction (DMTJ) stack design
US10424326B1 (en) 2018-11-21 2019-09-24 Headway Technologies, Inc. Magnetic flux guiding device with antiferromagnetically coupled (AFC) spin polarizer in assisted writing application
US10522174B1 (en) 2018-11-21 2019-12-31 Headway Technologies, Inc. Magnetic flux guiding device with antiferromagnetically coupled (AFC) spin polarizer in assisted writing application
US10490216B1 (en) 2018-12-04 2019-11-26 Headway Technologies, Inc. Magnetic flux guiding device with antiferromagnetically coupled (AFC) oscillator in assisted writing application
US10559318B1 (en) 2019-03-29 2020-02-11 Headway Technologies, Inc. Magnetic recording assisted by a single spin hall effect (SHE) layer in the write gap
US10580441B1 (en) 2019-03-29 2020-03-03 Headway Technologies, Inc. Magnetic recording assisted by two spin hall effect (SHE) layers in the write gap
US10811034B1 (en) 2019-04-01 2020-10-20 Headway Technologies, Inc. Heat sink structure for microwave-assisted magnetic recording (MAMR) head
US10714129B1 (en) 2019-04-02 2020-07-14 Headway Technologies, Inc. Writer with recessed spin flipping element in the main pole surrounding gap
US10714127B1 (en) 2019-06-25 2020-07-14 Headway Technologies, Inc. Shape designs of magnetic flux guiding devices all around the main pole in assisted writing applications
US10714132B1 (en) 2019-06-25 2020-07-14 Headway Technologies, Inc. Magnetic flux guiding devices all around main pole design without leading shield and side shields in assisted writing applications
US11355141B2 (en) 2019-07-10 2022-06-07 Headway Technologies, Inc. Writer with narrower high moment trailing shield
US11205447B2 (en) 2019-08-21 2021-12-21 Headway Technologies, Inc. Reader noise reduction using spin hall effects
US11043234B2 (en) 2019-08-21 2021-06-22 Headway Technologies, Inc. Spin transfer torque oscillator (STO) with spin torque injection to a flux generating layer (FGL) from two sides
US10714136B1 (en) 2019-09-06 2020-07-14 Headway Technologies, Inc. Alternative designs for magnetic recording assisted by two spin hall effect (SHE) layers in the write gap
US11189304B2 (en) 2019-09-06 2021-11-30 Headway Technologies, Inc. Spin injection assisted magnetic recording
US10770104B1 (en) 2019-09-06 2020-09-08 Headway Technologies, Inc. Alternative designs for magnetic recording assisted by a single spin hall effect (SHE) layer in the write gap
US10748562B1 (en) 2019-11-12 2020-08-18 Headway Technologies, Inc. Third alternative design for magnetic recording assisted by one or two spin hall effect (SHE) layers in the write gap
US11043232B1 (en) 2020-02-04 2021-06-22 Headway Technologies, Inc. Spin torque reversal assisted magnetic recording (STRAMR) device having a width substantially equal to that of a traililng shield
US11011193B1 (en) 2020-02-04 2021-05-18 Headway Technologies, Inc. Dual flux change layer (FCL) assisted magnetic recording
US11239016B2 (en) 2020-05-29 2022-02-01 Western Digital Technologies, Inc. Spin torque oscillator with an antiferromagnetically coupled assist layer and methods of operating the same
US11171605B1 (en) 2020-05-29 2021-11-09 Western Digital Technologies, Inc. Spin torque oscillator with an antiferromagnetically coupled assist layer and methods of operating the same
US10937450B1 (en) 2020-07-13 2021-03-02 Headway Technologies, Inc. Magnetic flux guiding device with spin torque oscillator (STO) film having one or more negative spin polarization layers in assisted writing application
CN112038483A (zh) * 2020-09-08 2020-12-04 中国科学院微电子研究所 一种振荡器及其制造方法
US11295768B1 (en) 2020-09-23 2022-04-05 Headway Technologies, Inc. Writer with laterally graded spin layer MsT
EP3992654A1 (en) 2020-10-29 2022-05-04 Hitachi, Ltd. Spin-torque oscillator magnetic field sensor
US11348605B1 (en) 2020-11-20 2022-05-31 Headway Technologies, Inc. Writer with adaptive side gap
CN113098396B (zh) * 2021-03-23 2024-06-04 西安交通大学 包括自旋波耦合的自旋霍尔振荡器阵列的振荡器装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008115291A2 (en) * 2006-11-03 2008-09-25 New York University Electronic devices based on current induced magnetization dynamics in single magnetic layers
US20100090300A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Seagate Technology Llc Mram cells including coupled free ferromagnetic layers for stabilization

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002084019A (ja) 2000-09-08 2002-03-22 Canon Inc 磁気デバイス及び固体磁気メモリ
US7026673B2 (en) * 2003-12-11 2006-04-11 International Business Machines Corporation Low magnetization materials for high performance magnetic memory devices
JP2007081280A (ja) 2005-09-16 2007-03-29 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ装置
US8084835B2 (en) * 2006-10-20 2011-12-27 Avalanche Technology, Inc. Non-uniform switching based non-volatile magnetic based memory
US7616412B2 (en) * 2006-07-21 2009-11-10 Carnegie Melon University Perpendicular spin-torque-driven magnetic oscillator
US7589600B2 (en) * 2006-10-31 2009-09-15 Seagate Technology Llc Spin oscillator device
US7924609B2 (en) 2007-12-19 2011-04-12 Fuji Electric Holdings Co., Ltd. Spin valve element driving method and spin valve element
JP5036585B2 (ja) * 2008-02-13 2012-09-26 株式会社東芝 磁性発振素子、この磁性発振素子を有する磁気ヘッド、および磁気記録再生装置
US7936597B2 (en) * 2008-03-25 2011-05-03 Seagate Technology Llc Multilevel magnetic storage device
US8416539B2 (en) * 2008-08-07 2013-04-09 HGST Netherlands B.V. Magnetic field sensing system using spin-torque diode effect
US8053244B2 (en) * 2008-08-13 2011-11-08 Seagate Technology Llc Magnetic oscillator based biosensor
JP5416992B2 (ja) * 2009-03-04 2014-02-12 株式会社東芝 クラスター並びにこれを用いたスピンｒａｍ及びスピントルク発振器
US8450818B2 (en) * 2009-06-18 2013-05-28 Dmitri E. Nikonov Methods of forming spin torque devices and structures formed thereby
KR101676809B1 (ko) 2010-08-13 2016-11-16 삼성전자주식회사 발진기 및 그 동작방법
US8203389B1 (en) * 2010-12-06 2012-06-19 Headway Technologies, Inc. Field tunable spin torque oscillator for RF signal generation
US8604886B2 (en) * 2010-12-20 2013-12-10 Intel Corporation Spin torque oscillator having multiple fixed ferromagnetic layers or multiple free ferromagnetic layers

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008115291A2 (en) * 2006-11-03 2008-09-25 New York University Electronic devices based on current induced magnetization dynamics in single magnetic layers
US20100090300A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-15 Seagate Technology Llc Mram cells including coupled free ferromagnetic layers for stabilization

Also Published As

Publication number Publication date
US20120154063A1 (en) 2012-06-21
US8604886B2 (en) 2013-12-10
US20160079920A1 (en) 2016-03-17
TW201234764A (en) 2012-08-16
US20140111283A1 (en) 2014-04-24
US9252796B2 (en) 2016-02-02
WO2012087551A1 (en) 2012-06-28
US9729106B2 (en) 2017-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI551035B (zh) 具有多重固定鐵磁層或多重自由鐵磁層的自旋扭矩震盪器
US9472748B2 (en) Balancing energy barrier between states in perpendicular magnetic tunnel junctions
US9966901B2 (en) Spin-torque oscillator based on easy-cone anisotropy
US20200043536A1 (en) Perpendicular magnetic memory with symmetric fixed layers
US9088243B2 (en) Magnetic field feedback based spintronic oscillator
US10971293B2 (en) Spin-orbit-torque magnetization rotational element, spin-orbit-torque magnetoresistance effect element, and spin-orbit-torque magnetization rotational element manufacturing method
TWI664628B (zh) 垂直自旋轉移扭矩記憶體（ｐｓｔｔｍ）磁性穿隧接面（ｍｔｊ）結構中的磁擴散障壁及過濾器
Tomita et al. Unified understanding of both thermally assisted and precessional spin-transfer switching in perpendicularly magnetized giant magnetoresistive nanopillars
TW201244198A (en) Three-dimensional magnetic circuits including magnetic connectors
US10204678B2 (en) Multi-state magnetic memory device
JP5443783B2 (ja) 磁性発振素子
JP2011175987A (ja) スピンバルブ素子および記憶装置
Kang et al. Critical switching current density of magnetic tunnel junction with shape perpendicular magnetic anisotropy through the combination of spin-transfer and spin-orbit torques
WO2023082456A1 (zh) 一种基于轨道转移矩的磁化翻转器件及其实现方法
CN106575519B (zh) 用于在垂直sttm叠置体中改善稳定性的非晶籽晶层
KR102295398B1 (ko) Psttm 애플리케이션들을 위한 결정질 자성 막들의 제조 방법
Volvach Micromagnetic modeling and analysis of magnetic tunnel junctions for spintronics applications
Sun Chun et al. Domain wall configuration and magneto-transport properties in dual spin-valve with nanoconstriction

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees