【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁性电子器件，尤其涉及一种自旋轨道矩提供层及其制备方法、磁性存储结构。
技术介绍
1、磁随机存储（mram）是一种新型非易失存储技术，该技术具有纳秒级的高速读写、近乎无限的使用寿命、10年以上的数据保存时间等优良特性，使其有潜力代替传统半导体存储器，成为下一代存储器最具发展潜力的技术。
2、mram的写入机制主要包括自旋转移力矩机制（stt）和自旋轨道力矩机制（sot）。stt的写入速度和击穿电压之间的平衡关系，以及孵化延迟成为stt-mram的发展瓶颈。sot机制写入方式的原理是通过重金属轨道层的自旋霍尔效应产生的自旋流作用在磁性层中，驱动其磁矩的翻转。相较于stt-mram，sot-mram的优势体现在其潜在的更高写入速度和更低的能耗。与stt-mram的结构不同，sot-mram的三端器件设计实现了读写功能的分离，从而避免了因电流反复擦写引发的隧穿层失效问题，极大地提升了器件的耐擦写性能，因而sot-mram有望成为下一代mram的潜在候选机制。然而，自旋霍尔效应所产生的自旋流极化方向沿面内方向且与电流方向垂直，这意味着要实现垂直磁矩的确定性翻转，必须借助外磁场的辅助以打破翻转对称性。然而，磁场的引入将使制备sot-mram的工艺变得复杂。
3、因此，如何在无外磁场辅助的情况下实现自旋轨道矩驱动垂直磁化磁矩翻转，成为sot-mram发展亟待解决的问题之一。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供的自旋轨道矩提供层及其制备方法、磁
2、第一方面，本专利技术提供一种自旋轨道矩提供层，自旋轨道矩提供层包括自下而上依次堆叠的反铁磁层和非磁层；
3、反铁磁层在与非磁层贴合的界面处形成有未补偿磁矩，未补偿磁矩用于产生存在面外极化分量的自旋流；
4、反铁磁层的材料为反铁磁材料，非磁层的材料为不具有磁性的导电材料。
5、可选地，反铁磁层的材料为金属共线反铁磁材料。
6、可选地，反铁磁层的材料包括：irmn合金、ptmn合金、femn合金、pdmn合金中的至少一种。
7、可选地，反铁磁层的厚度范围为3纳米至7纳米。
8、可选地，非磁层的材料包括：ta、ti、w、pt、cu中的至少一种。
9、可选地，非磁层的厚度范围为1纳米至5纳米。
10、可选地，未补偿磁矩的方向与施加在自旋轨道矩提供层的电流方向的夹角小于90度。
11、第二方面，本专利技术提供一种磁性存储结构，磁性存储结构包括磁性隧道结和如第一方面中任一项的自旋轨道矩提供层；
12、磁性隧道结位于非磁层的上方。
13、可选地，磁性隧道结包括自下而上依次堆叠的自由层、势垒层、参考层、钉扎层和保护层。
14、第三方面，本专利技术提供一种自旋轨道矩提供层的制备方法，方法包括：
15、自下而上依次生长出反铁磁层和非磁层；
16、在生长反铁磁层和非磁层的过程中施加第一磁场，以在反铁磁层与非磁层贴合的界面处形成未补偿磁矩；或者，
17、在生长出反铁磁层和非磁层之后，对反铁磁层和非磁层进行退火处理并施加第二磁场，以在反铁磁层与非磁层贴合的界面处形成未补偿磁矩；
18、其中，未补偿磁矩可在反铁磁层与非磁层贴合的界面处产生存在面外极化分量的自旋流；反铁磁层的材料为反铁磁材料，非磁层的材料为不具有磁性的导电材料。
19、可选地，第一磁场的大小范围为20毫特斯拉至80毫特斯拉；
20、第一磁场的施加方向与自旋轨道矩提供层的电流方向在水平方向的夹角小于90度。
21、可选地，第二磁场的大小范围为0.5特斯拉至1特斯拉，退火处理的温度范围为200摄氏度至400摄氏度；
22、第二磁场的施加方向与自旋轨道矩提供层的电流方向的夹角小于90度。
23、本专利技术实施例提供的自旋轨道矩提供层及其制备方法、磁性存储结构，通过在反铁磁层与非磁层贴合的界面处形成有未补偿磁矩，该未补偿磁矩可在反铁磁层和非磁层的界面产生具有面外方向极化分量的自旋流，该自旋流传输至上层的垂直磁各向异性的自由层中，以对自由层的磁矩施加转矩，从而可以在无磁场辅助情况下实现自由层磁矩的确定性翻转。
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1.一种自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述自旋轨道矩提供层包括自下而上依次堆叠的反铁磁层和非磁层；
2.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述反铁磁层的材料为金属共线反铁磁材料。
3.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述反铁磁层的材料包括：IrMn合金、PtMn合金、FeMn合金、PdMn合金中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述反铁磁层的厚度范围为3纳米至7纳米。
5.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述非磁层的材料包括：Ta、Ti、W、Pt、Cu中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述非磁层的厚度范围为1纳米至5纳米。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述未补偿磁矩的方向与施加在所述自旋轨道矩提供层的电流方向在水平方向的夹角小于90度。
8.一种磁性存储结构，其特征在于，所述磁性存储结构包括磁性隧道结和如权利要求1至7中任一项所述的自旋轨道
9.根据权利要求8所述的磁性存储结构，其特征在于，所述磁性隧道结包括自下而上依次堆叠的自由层、势垒层、参考层、钉扎层和保护层。
10.一种自旋轨道矩提供层的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一磁场的大小范围为20毫特斯拉至80毫特斯拉；
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二磁场的大小范围为0.5特斯拉至1特斯拉，所述退火处理的温度范围为200摄氏度至400摄氏度；
...【技术特征摘要】
1.一种自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述自旋轨道矩提供层包括自下而上依次堆叠的反铁磁层和非磁层；
2.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述反铁磁层的材料为金属共线反铁磁材料。
3.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述反铁磁层的材料包括：irmn合金、ptmn合金、femn合金、pdmn合金中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述反铁磁层的厚度范围为3纳米至7纳米。
5.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述非磁层的材料包括：ta、ti、w、pt、cu中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的自旋轨道矩提供层，其特征在于，所述非磁层的厚度范围为1纳米至5纳米。
7.根据权利要求1至6中...
【专利技术属性】
技术研发人员：王梦溪，于长秋，燕玉明，曹鑫，周铁军，刘波，
申请(专利权)人：中电海康集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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