数据的写入方法、检查方法、自旋元件的制造方法及磁阻效应元件技术

本发明专利技术的一个实施方式提供一种数据的写入方法，在具备沿第一方向延伸的通电部、和层叠于所述通电部的一面且含有非磁性层和铁磁性层的元件部的自旋元件中，在将施加脉冲的脉冲宽度设为t时，沿所述通电部的所述第一方向负载由规定的关系式(1)表示的能量E以下的能量。E＝(A+Bt

Data writing method, inspection method, manufacturing method of spin element and magnetoresistance effect element

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】数据的写入方法、检查方法、自旋元件的制造方法及磁阻效应元件
本专利技术涉及一种数据的写入方法、检查方法、自旋元件的制造方法及磁阻效应元件。
技术介绍
作为利用了基于两个铁磁性层的磁化的相对角的变化的电阻值变化(磁阻变化)的元件，已知有由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨磁阻(GMR)元件、及非磁性层中使用了绝缘层(隧道势垒层、势垒层)的隧道磁阻(TMR)元件等。近年来，在利用了磁阻变化的自旋元件(利用了自旋电子的元件)中，利用了自旋轨道转矩(SOT)的自旋轨道转矩型磁阻效应元件或利用了磁畴壁的移动的磁畴壁移动型磁记录元件备受关注。例如，非专利文献1中记载有自旋轨道转矩型磁阻效应元件。SOT通过由自旋轨道相互作用产生的纯自旋流或异种材料的界面上的Rashba效应诱发。用于在磁阻效应元件内诱发SOT的电流沿与磁阻效应元件的层叠方向交叉的方向流动。无需沿磁阻效应元件的层叠方向流动电流，期待磁阻效应元件的长寿命化。另外，例如，专利文献1中记载有磁畴壁移动型磁记录元件。磁畴壁移动型磁记录元件通过使磁记录层内的磁畴壁移动，从而电阻值变化是阶段性的。通过电阻值阶段性变化，可以进行多值的数据记录。另外，可以不进行“0”、“1”的数字的数据记录，而进行模拟的数据记录。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第5441005号公报非专利文献非专利文献1：S.Fukami,T.Anekawa,C.ZhangandH.Ohno,NatureNanoTec(2016).DOI:10.1038/NNANO.2016.29.
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题这些自旋元件在进行数据的写入时，无需沿元件部(表现磁阻效应的功能部、磁阻效应元件)的层叠方向流动电流。因此，认为几乎无需考虑元件部的绝缘破坏，原理上能够流动大的写入电流。但是，本专利技术者们进行深入研究的结果发现，即使是无需沿元件部的层叠方向流动写入电流的3端子型的自旋元件，当对通电部负载规定的能量时，元件部的电阻值也会显著降低。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够稳定地写入数据的数据的写入方法、及能够实现该写入方法的磁阻效应元件。另外，提供一种利用元件部的电阻值变化进行元件的筛选的检查方法及制造方法。用于解决技术问题的技术手段即，本专利技术为了解决上述问题而提供以下的技术手段。(1)第一实施方式提供一种数据的写入方法，在具备沿第一方向延伸的通电部、和层叠于上述通电部的一面且含有非磁性层和铁磁性层的元件部的自旋元件中，在将施加脉冲的脉冲宽度设为t时，沿上述通电部的上述第一方向负载由以下的关系式(1)表示的能量E以下的能量。E＝(A+BtC)-1+D……(1)在上述关系式(1)中，A、B、C、D是根据上述非磁性层决定的常数。(2)在上述实施方式的数据的写入方法中，也可以为如下结构，上述非磁性层为MgO，在上述关系式(1)中，满足A＝-0.18264、B＝13.2554、C＝0.22749、D＝0.2、或者，上述非磁性层为MgAl2O4，在上述关系式(1)中，满足A＝-0.13792、B＝6.98、C＝0.20832、D＝0.2。(3)在上述实施方式的数据的写入方法中，也可以是，上述脉冲宽度为1sec以下，上述通电部的沿上述第一方向附加的能量为0.2mΩA2以下。(4)在上述实施方式的数据的写入方法中，也可以是，上述通电部为自旋轨道转矩配线，上述元件部具备第一铁磁性层、第二铁磁性层、被它们夹持的非磁性层。(5)在上述实施方式的数据的写入方法中，也可以是，上述通电部为具备磁畴壁的磁记录层，上述元件部从上述磁记录层侧起具备非磁性层和第三铁磁性层。(6)第二实施方式提供一种检查方法，在具备沿第一方向延伸的通电部、和层叠于上述通电部的一面且含有非磁性层和铁磁性层的元件部的自旋元件中，在将施加脉冲的脉冲宽度设为t时，沿上述通电部的上述第一方向负载由以下的关系式(1)表示的能量E以下的能量。E＝(A+BtC)-1+D……(1)在上述关系式(1)中，A、B、C、D是根据上述非磁性层决定的常数。(7)在上述实施方式的检查方法中，也可以为如下结构，上述非磁性层为MgO，在上述关系式(1)中，满足A＝-0.18264、B＝13.2554、C＝0.22749、D＝0.2；或者，上述非磁性层为MgAl2O4，在上述关系式(1)中，满足A＝-0.13792、B＝6.98、C＝0.20832、D＝0.2。(8)第三实施方式提供一种自旋元件的制造方法，具有通过上述实施方式的检查方法检查上述自旋元件的工序。(9)第四实施方式提供一种磁阻效应元件，其具备：自旋元件，其具备沿第一方向延伸的通电部和层叠于上述通电部的一面且具备包含非磁性层和铁磁性层的元件部；以及能量源，在将施加脉冲的脉冲宽度设为t时，沿上述通电部的上述第一方向能够负载由以下的关系式(1)表示的能量E以下的能量，E＝(A+BtC)-1+D……(1)在上述关系式(1)中，A、B、C、D是根据上述非磁性层决定的常数。专利技术效果根据本实施方式的数据的写入方法及磁阻效应元件，能够稳定地写入数据。另外，根据本实施方式的检查方法及制造方法，能够利用元件部的电阻值变化容易地进行元件的筛选。附图说明图1是本实施方式的自旋元件的一个例子即自旋轨道转矩型磁阻效应元件的截面示意图。图2是本实施方式的自旋元件的一例即磁畴壁移动型磁记录元件的截面示意图。图3表示施加脉冲的脉冲宽度和直至击穿的能量的关系。符号说明1、11……元件部1A、11A……第一铁磁性层1B……第二铁磁性层1C、11B……非磁性层2……自旋轨道转矩配线3……第一电极4……第二电极10……自旋轨道转矩型磁阻效应元件12……磁记录层12A……磁畴壁12B……第一磁区12C……第二磁区20……磁畴壁移动型磁记录元件具体实施方式以下，适当参照附图详细说明本实施方式。以下的说明中使用的附图中，为了容易理解其特征，有时为了方便起见放大显示特征部分，各构成要素的尺寸比例等与实际不同。以下的说明中示例的材料、尺寸等是一例，本专利技术不受这些限定，可以在实现本专利技术的效果的范围内适当变更实施。“数据的写入方法”本实施方式的数据的写入方法是对3端子型的自旋元件的通电部负载规定能量以下的能量的方法。3端子型的自旋元件具备沿第一方向延伸的通电部和层叠于通电部的一面且含有非磁性层和铁磁性层的元件部。3端子型的自旋元件通过沿着通电部流动电流而写入数据，通过在元件部和通电部的一端之间流动电流而读出数据。3端子型的自旋元件在通电部的夹着元件部的位置具有用于施加写入电流的两个端子，在元件部的与通电部相反的一侧的端面具有用于施加读出电流的一个端子。以下，对3端子型的自旋元件的具体例进行说明。(自旋轨道转矩型磁阻效应元件)图1是本实施方式的自旋元件的一例的自旋轨道转矩型磁阻效应元件10的截面示意图。图1所示的自旋轨道转矩型磁阻效应元件10具备元件部1和自旋轨道转矩配线(通电部)2。在自旋轨道转矩配线2的夹着元件部1的位置具备具有导电性的第一电极3及第二电极4。以下，将通电部延伸的第一方向规定为x方向，将元件部1的层叠方向(第二方向)规定为z方向，将与x方向及z方向的任一方向都正交的方向规定为y方向来进行说明。＜自旋轨道转矩配线＞自旋轨道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据的写入方法，其中，在具备沿第一方向延伸的通电部、和层叠于所述通电部的一面且含有非磁性层和铁磁性层的元件部的自旋元件中，在将施加脉冲的脉冲宽度设为t时，沿所述通电部的所述第一方向负载由以下的关系式(1)表示的能量E以下的能量；E＝(A+Bt

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种数据的写入方法，其中，在具备沿第一方向延伸的通电部、和层叠于所述通电部的一面且含有非磁性层和铁磁性层的元件部的自旋元件中，在将施加脉冲的脉冲宽度设为t时，沿所述通电部的所述第一方向负载由以下的关系式(1)表示的能量E以下的能量；E＝(A+BtC)-1+D……(1)在所述关系式(1)中，A、B、C、D是根据所述非磁性层决定的常数。2.根据权利要求1所述的数据的写入方法，其中，所述非磁性层为MgO，在所述关系式(1)中，满足A＝-0.18264、B＝13.2554、C＝0.22749、D＝0.2；或者所述非磁性层为MgAl2O4，在所述关系式(1)中，满足A＝-0.13792、B＝6.98、C＝0.20832、D＝0.2。3.根据权利要求1或2所述的数据的写入方法，其中，所述脉冲宽度为1sec以下，且所述通电部的沿所述第一方向附加的能量为0.2mΩA2以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的数据的写入方法，其中，所述通电部为自旋轨道转矩配线，所述元件部具备第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被它们夹持的非磁性层。5.根据权利要求1～3中任一项所述的数据的写入方法，其中，所述通电部为具备磁畴壁的磁记录层，所述元件部自所述磁记录层侧起具备非磁性层和第三铁磁性...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木智生，盐川阳平，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP