[发明专利]一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结

权利要求书

1.一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其结构从下到上依次为铁磁层一、势垒层、铁磁层二；其特征在于：磁隧道结的横截面尺寸在1nm到150nm之间，铁磁层一和铁磁层二的厚度都大于6nm，且铁磁层一和铁磁层二的厚度都大于横截面尺寸的一半；势垒层的厚度为0.2-10nm。

2.根据权利要求1所述的一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其特征在于：当铁磁层二的热稳定性大于铁磁层一时，将铁磁层二作为参考层、铁磁层一作为自由层；当铁磁层一的热稳定性大于铁磁层二时，将铁磁层一作为参考层、铁磁层二作为自由层。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其特征在于：所述磁隧道结的横截面形状是圆形、椭圆形、正方形或者长方形。

4.根据权利要求3所述的一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其特征在于：当横截面形状为圆形时，所述的横截面尺寸是指该圆形的直径；当横截面形状是椭圆形时，所述的横截面尺寸是指该椭圆形的长轴的长度；当横截面形状为正方形时，所述的横截面尺寸是指该正方形的边长；当横截面形状为长方形时，所述的横截面尺寸是指该长方形的长边长度。

5.根据权利要求1或2所述的一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其特征在于：在铁磁层一下面还有缓冲层和基底的多层薄膜，在铁磁层二上面还有覆盖层的多层薄膜。

6.根据权利要求1或2所述的一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其特征在于：所述铁磁层一和铁磁层二是指铁磁材料形成的薄膜层，包括钴铁硼CoFeB、铁硼FeB、钴铁CoFe、铁Fe、钴Co、Heusler合金Heusler Alloy材料中的一种或几种材料的组合。

7.根据权利要求6所述的一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其特征在于：所述的CoFeB的元素配比是Co₂₀Fe₆₀B₂₀、Co₄₀Fe₄₀B₂₀或Co₆₀Fe₂₀B₂₀；所述的FeB的元素配比是Fe₈₀B₂₀；所述的CoFe的元素配比是Co₅₀Fe₅₀、Co₂₀Fe₈₀或Co₈₀Fe₂₀；所述的Heusler合金是钴铁铝Co₂FeAl或钴锰硅Co₂MnSi；这里的数字代表元素的百分比。

8.根据权利要求1或2所述的一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其特征在于：所述势垒层是指金属氧化物的绝缘体材料形成的薄膜层，包括镁氧化物、铝氧化物、镁铝氧化物、铪氧化物、钽氧化物、碲化铋Bi₂Te₃、硒化铋Bi₂Se₃材料中的一种或几种材料的组合。

9.根据权利要求8所述的一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其特征在于：镁氧化物为氧化镁MgO、铝氧化物为三氧化二铝Al₂O₃、镁铝氧化物为偏铝酸镁MgAl₂O₄。

10.根据权利要求1或所述的一种具有强垂直磁各向异性的磁隧道结，其特征在于：所述的磁隧道结是采用传统的磁控溅射、分子束外延或原子层沉积方法将各层材料按照从下到上的顺序生长在基底或者多层膜上，然后进行光刻、刻蚀的传统纳米器件加工工艺来制备的，每一薄膜层的横截面积相等。