本发明专利技术涉及一种具有薄层的磁性器件，包括在衬底之上通过阴极溅射沉积的复合组体，所述复合组体包括：磁性层（２），由具有高垂直磁各向异性的材料制成，磁性层（２）的磁化在不存在任何电或磁的交互作用的情况下位于所述层的平面外部；磁性层（３），与前一磁性层（２）直接接触，由具有高自旋极化率的铁磁性材料制成，磁性层（３）的磁化在不存在任何电或磁的交互作用的情况下位于磁性层（３）的平面中，磁性层（３）与所述磁性层（２）的直接磁耦合引起包括两个磁性层（２）和（３）的组体的有效退磁场的减少；以及非磁性层（４），与前一磁性层（３）直接接触，以不会对穿过所述器件的电子去极化的材料制成。所述器件包括使得电流在基本上垂直于这些层的平面的方向上流过所述器件的装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁性材料的领域，更具体地说，涉及用于一方面用于允许 将数据存储在电子系统中并且读取电子系统中的数据的非易失性随机存 M性存储器中、另 一方面用于使用磁性薄层系统技术的射频振荡器的领 域中的磁性材料。
技术介绍
在磁性存储器领域中，自从开发了在环境温度下具有高磁阻的隧道结，包括这种磁性隧道结的称作M-RAM (磁性随M取存储器)的磁性 存储器巳经引起了极大的关注。这些随*1##^性存储器具有很多显著的 优点-速度快(读写时间仅几个纳秒)；-非易失性；-没有读/写疲劳；-不受电离辐射影响。因此，它们正日渐取代基于电容器的充电状态的、使用更加传统的技 术的存储器(D-RAM、 S-RAM、 FLASH )。在这些磁性存储器中，信息的编码("o"或"r)取决于具有不同矫 顽磁性的两个磁性层的磁化的相对取向(平行还m平行)，所述两个磁 性层之一称为"自由的"(即具有可以通过施加外部低密度磁场来改变的磁化方向)，而另一层称为"钉扎的"(pi6g6e)(即具有不受所述外部磁 场影响的磁化方向)。磁化的相对取向的这种改变修改了这样形成的两个层的堆叠的电阻， 并且通过在垂直于这些层的平面的方向上注入电流之后测量电压来读取 磁状态。一般说来，通过在所讨论的存储器单元的位置附近以直角相交的导体中发送两个电脉冲来写入信息。由这些电脉沖在单元处所产生的两个磁场的叠加以及所注入的电流的方向使得有可能改变"自由"层的磁化方向，因此写入所讨论的信息。然而，由于制造方法而导致的所有存储器位置的翻转场(champs deretournement)的相对宽的分布的存在，使得为了确M化的取向的改变必须使用大于所述分布的最高翻转场的外部磁场。这样，存在意外地反转对应行和/或列上的某些存储器位置(其翻转场可能位于所述分布的较低部分，比由单独的行或列产生的磁场更弱)的风险。如果我们想要确保任何存储器单元不会以一行或一列的方式写入，则在这种情况下必须限制写入电流以便对于这些存储器单元而言总不会超过与分布的较低部分对应的磁场，其风险在于，如果存储器位置的翻转场处于分布的较高部分，则不会写入在所述行和列的交叉处所选择的存储器单元。换句话说，使用导体的行和列的由磁场进行选择的这种结构可能容易导致写入寻址错误。此外，通常已经观测到，随着存储器单元的尺寸减小翻转场的平均值增大。这样需要更大的电流以确M储器单元的^^化的实际翻转，而这必然引起所需电功率的增加。因此，提出了另一种称为"通过自旋极化电流进行磁化翻转"的写入技术。这种技术涉及通过使用自旋极化电流而不是外部磁场来写入存储器单元。事实上，已经证明了自旋极化电流能够通it4极化栽流子与所讨论的层的磁矩之间的自旋角动量转移来引起磁化的进动甚至反转(例如，见US A 5 695 864 )。这种技术的优点之一在于以下事实相同电流行既用于读M性信息又用于写入磁性信息，这大大地简化了器件的结构。因此，当穿过所讨论的磁堆叠的各个层时，电流被极化，并且电子的自旋倾向于将其自身与本,化方向对齐。如果在电流所穿过的层中没有去极化，则该极化被维持在第二磁性层中，并且反过来感应所述"自由"磁性层的^^化围绕极化方向的进动。当电流密度增大时，进动锥的角度增加直到对于某个临界电流而言可能超过90°，因此产生"自由"层的磁化向着与其初始方向相反的方向翻转。然而，这种特定技术受到一个严重限制。事实上，在这种配置中，为了实现磁化反转，必须克服所述"自由"层的退磁场。对于薄磁性层，这种退磁场倾向于将磁化保持所述层的平面中。然而这种退磁场与材料的磁化成比例，显然磁化反转必须要注入高强度电流，该电流可能损坏器件，尤其是在磁性隧道结的情况下通过电击穿分隔两个磁性层的绝缘势垒而损坏器件。磁性薄层系统也用于射频振荡器的领域。射频振荡器经历了与移动电话的相应itA直接关联的重;UL^。事实上，移动电话导致了具有非常宽频带的振荡器的应用，其具有特别好的相位噪声性能，并且因此具有高品质因数。满足这种需求的一种技术方案是使用基于电子自旋的射频振荡器。使用这种振荡器允许获得高品质因数Q情况下的宽频带以及容易的频率可调谐性，并且此外，允许使用相对简单的结构。电流的自旋极化是已知的，其在磁性多层中引起磁阻现象(例如巨磁阻和隧道磁阻)。此外，穿ity磁性薄层的这种自旋极化电流可以通过在不存在任何外部磁场的情况下感应薄层的磁化的反转或者通过生成持续的磁激励(也称为振荡)来影响磁性纳米结构的磁化。这种激励的频率尤其取决于流过纳米结构的电流密度。将产生持续的磁激励的效应用在磁阻器件中使得有可能将这种效应转换为可在以电子电路中直接使用的电阻调制，当然可能在所述频率上起作用。然而，使用这些射频振荡器遇到的问题之一是要被注入到所讨论的磁性系统中的自旋极化电流的密度，由于电击穿或电迁移现象其能够导致器件的损坏。无论预期的应用如何，为了减少写入信息所需的电流密度，力求获得磁化自发地平行于薄层的平面、但可以通过小幅度磁场(或极化电流)的作用而容易地被定向在垂直方向上的薄层磁性材料，或获得磁化自发地(没有任何外部磁场或极化电流)垂直于薄层的平面的薄层磁性材料。为此，回顾支持这些现象的物理原理。对于单个磁性层(即，例如在衬底上所沉积的磁性材料的薄层，衬底不会引起与所述层的任何特定交互作用)，形状效应(该层的横向尺寸远大于其厚度的事实)倾向于将该层的磁化方向保持在该层的平面中(所谓的"平面"磁化)。如果在垂直于该层的平面的方向上施加幅度逐渐增大的磁场，则该层的磁化方向将逐渐离开该平面以便被定向为平行于所施加的场。因此，当根据以下等式所施加的磁场达到垂直饱和场Hsp (Hsp等于与这种磁性材料的每单位体积的磁化Ms成比例的称作"退磁场"Hdm的场)的值时，该层的磁化方向将垂直于平面Hsp = Hdm = 47cMs为了给出某些值的概念，这种场Hsp对于例如钴的材料是18千奥斯特(kOe)量级，而对于镍是6kOe量级。因此，减少这种场Hsp的第一种方式是使用弱磁化的磁性材料。然而，这对于有用信号取决于该磁化的某些应用可能是不利的。减小Hsp的第二种方式是，引入与Hdm相反符号的附加项。如现有技术公开的随后部分中所指出的那样，这种称作"垂直各向异性"的项Hap可以是磁晶生成的或由弹性生长张力所感应的体积各向异性的结果，或者可以是由于分界面的电子相互作用而产生的分界面各向异性的结果。例如，典型的情况是与钴、镍或铁的磁性层接触的铂层的影响。当这个附加项存在时，垂直饱和场可以表示如下Hsp = Hdm - Hap定性地，随Hap增加，垂直饱和场玩p因此将规则地减少，直到其接近极PHf:之前磁性层的磁化总是平行于平面，当Hap超过Hdm时，磁性层的磁化将自发地(即无需任何施加的磁场)垂直于该层的平面。还必须注意，才艮据下式，在由分界面形成的垂直各向异性的情况下，作为一次近似，Hap将与磁性层的厚度e成反比其中，C是取决于磁性层的体积特性的常数，垂直各向异性常数Kap取决于与磁性层接触的材料的固有结构以及分界面的结构性质。垂直各向异性场对磁性层的厚度的这种依赖性表明，对于厚度较小的磁性层仅有可能在垂直于平面的方向上稳定磁化，并且相反地，垂直/平面过渡的临界厚度随幅度Ka本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有薄层的磁性器件，包括在衬底之上通过阴极溅射沉积的复合组体，所述复合组体包括： －磁性层（２），由具有高垂直磁各向异性的材料制成，磁性层（２）的磁化在不存在任何电或磁的交互作用的情况下位于所述层的平面外部， －磁性层（３） ，与前一磁性层（２）直接接触，由具有高自旋极化率的铁磁性材料制成，磁性层（３）的磁化在不存在任何电或磁的交互作用的情况下位于磁性层（３）的平面中，并且磁性层（３）与所述磁性层（２）的直接磁耦合引起包括所述两个磁性层（２）和（３）的组体的有效退磁场的减少， －非磁性层（４），与前一磁性层（３）直接接触，以不会对穿过所述器件的电子去极化的材料制成， 所述器件还包括使得电流在基本上垂直于器件的层的平面的方向上流动通过器件的层的装置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：贝纳德罗德马克，贝纳德迪耶尼，
申请(专利权)人：原子能委员会，国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。