[发明专利]自旋轨道转矩型磁化反转元件及磁存储器

说明书

本发明提供一种自旋轨道转矩型磁化反转元件，能够容易进行磁化反转。该自旋轨道转矩型磁化反转元件具有：铁磁性金属层，其磁化方向变化；自旋轨道转矩配线，其与所述铁磁性金属层接合；界面应变供给层，其与所述自旋轨道转矩配线的与所述铁磁性金属层相反侧的面接合。

技术领域

本发明涉及自旋轨道转矩型磁化反转元件及磁存储器。

背景技术

已知有由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨大磁阻(GMR)元件及使用绝缘层(隧道势垒层、势垒层)作为非磁性层的隧道磁阻(TMR)元件。通常，TMR元件虽然元件电阻比GMR元件高，但TMR元件的磁阻(MR)比大于GMR元件的MR比。因此，作为磁传感器、高频部件、磁头及非易失性随机存取存储器(MRAM)用的元件，TMR元件备受关注。

MRAM利用夹着绝缘层的两个铁磁性层彼此的磁化方向发生变化时，TMR元件的元件电阻变化这种特性来读写数据。作为MRAM的写入方式，已知有利用电流制作的磁场进行写入(磁化反转)的方式、利用通过在磁阻效应元件的层叠方向上流通电流而产生的自旋转移转矩(STT)进行写入(磁化反转)的方式。

从能效的观点来考虑时，使用了STT的TMR元件的磁化反转是高效的，但用于进行磁化反转的反转电流密度高。从TMR元件的长寿命的观点来看，希望该反转电流密度低。这一点对GMR元件来说也同样。

因此，近年来，作为降低反转电流的手段，利用通过自旋轨道相互作用而生成的纯自旋流的磁化反转被关注(例如，非专利文献1)。该机理虽然还不十分明确，但认为通过自旋轨道相互作用或不同类型材料的界面的Rashba效应而产生的纯自旋流会诱发自旋轨道转矩(SOT)，产生磁化反转。

纯自旋流是通过向上自旋的电子和向下自旋的电子彼此同数量地向相反方向流动而产生的，电荷的流动相互抵消。因此，向磁阻效应元件流动的电流为零，磁阻效应元件期待长寿命化。

另外，可以说SOT的磁化反转因Rashba效应而需要的电流密度也与STT的磁化反转所需要的反转电流密度同等(例如，非专利文献2)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：S.Fukami，T.Anekawa，C.Zhang and H.Ohno，NatureNanotechnology，DOI：10.1038/NNANO.2016.29.

非专利文献2：S.Emori，T.Nan，A.M.Belkessam，X.Wang，A.D.Matyushov，C.J.Babroski，Y.Gao，H.Lin and N.X.Sun，Physical Review B(2016).DOI：10.1103/PhysRevB.93.180402.

非专利文献3：国立研究开发法人物质·材料研究机构，“AtomWork”，[平成28年10月13日检索]，网址〈URL：http：//crystdb.nims.go.jp/〉.

非专利文献4：Yibin Xu，Masayoshi Yamazaki，and PierreVillars.InorganicMaterials Database for Exploring the Nature ofMaterial.JPn.J.Appl.Phys.50(2011)11RHO2.

发明所要解决的课题

但是，为了仅由SOT进行磁化反转，认为需要从外部施加磁场等而赋予磁化反转的契机。这是因为仅由要体现的SOT难以对磁化赋予充分的转矩。因此，要求体现更大的SOT。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种自旋轨道转矩型磁化反转元件，其能够容易地进行磁化反转。

用于解决课题的技术方案