[发明专利]使用自旋霍尔效应的磁传感器

权利要求书

1.一种磁传感器，包括：

自旋霍尔层，所述自旋霍尔层包含导电的非磁性材料；

磁性自由层，所述磁性自由层与所述自旋霍尔层相邻；

一对推动端子，所述一对推动端子被配置成使电流能够在垂直于所述自由层和所述自旋霍尔层的平面的方向上穿过所述磁性自由层和所述自旋霍尔层；和

一对感测端子，所述一对感测端子与所述自旋霍尔层电耦合且直接耦合，并且被配置成感测当所述电流穿过所述磁性自由层和所述自旋霍尔层时的电压，

其中所述推动端子和所述感测端子中的每一者与其他端子电隔离。

2.根据权利要求1所述的磁传感器，其中所述推动端子中的一个推动端子的一部分被设置在所述一对感测端子之间。

3.根据权利要求2所述的磁传感器，其中所述部分的宽度等于或小于所述磁性自由层的宽度，其中所述两个宽度在所述磁传感器的空气轴承表面处测得。

4.根据权利要求1所述的磁传感器：

其中所述自旋霍尔层在最靠近所述磁性自由层的顶部表面处被第一层封装，所述第一层包含选自CoFeB、CoFeHfO以及它们的组合的合金；并且

其中所述自旋霍尔层在距离所述磁性自由层最远的底部表面处被双层封装，所述双层包含CoFeB上的Ru。

5.根据权利要求1所述的磁传感器：

其中所述一对推动端子包括底部推动端子和顶部推动端子；

其中所述一对感测端子位于所述底部推动端子上；

其中所述自旋霍尔层位于所述一对感测端子上；

其中所述磁性自由层位于所述自旋霍尔层上；并且

其中所述顶部推动端子位于所述磁性自由层上。

6.根据权利要求5所述的磁传感器，还包括：

第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述底部推动端子和所述一对感测端子之间；和

第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述顶部推动端子和所述一对感测端子之间。

7.根据权利要求5所述的磁传感器：

其中所述底部推动端子包括突出部，所述突出部设置在所述一对感测端子之间；并且

其中所述自旋霍尔层位于所述突出部上。

8.根据权利要求7所述的磁传感器，其中所述突出部的宽度等于或小于所述磁性自由层的宽度，其中所述两个宽度在所述磁传感器的空气轴承表面处测得。

9.根据权利要求7所述的磁传感器，还包括：

设置在所述自旋霍尔层和所述磁性自由层之间的顶部封装层，所述顶部封装层包含选自CoFeB、CoFeHfO以及它们的组合的合金；

设置在所述自旋霍尔层和所述突出部之间的底部封装层，所述底部封装层包含CoFeB；和

设置在所述底部封装层和所述自旋霍尔层之间的断裂层，所述断裂层包含Ru。

10.根据权利要求1所述的磁传感器：

其中所述自旋霍尔层包含选自Ta、W、Pt、Hf、Bi、Fe-Co-M、Fe-Co-M-MeOx以及它们的组合的材料；

其中M为B、Si、P、Al、Hf、Zr、Nb、Ti、Ta、Mo、Mg、Y、Cu、Cr和/或Ni；

其中Me为Si、Al、Hf、Zr、Nb、Ti、Ta、Mg、Y和/或Cr；

其中x为正整数；并且

其中所述磁性自由层包含选自Co-Fe、Co-Fe-B、NiFe、赫斯勒合金以及它们的组合的材料。

11.一种磁性随机存取存储器单元即MRAM单元，所述MRAM单元包括根据权利要求1所述的磁传感器。