[发明专利]包括可调四方亚铁磁性哈斯勒化合物的器件

说明书

公开了一种包括可调四方亚铁磁性哈斯勒化合物的器件。器件包括呈Mn_3‑xCo_xGe形式的哈斯勒化合物，其中，0x≤1，其中Co占哈斯勒化合物的至少0.4原子百分比。器件还包括在(001)方向上取向并且呈YMn_1+d形式的基底，其中Y包括选自于由Ir和Pt组成的组中的元素，并且0≤d≤4。四方哈斯勒化合物和基底彼此接近，从而使自旋极化电流从四方哈斯勒化合物和基底中的一个穿过四方哈斯勒化合物和基底中的另一个。一方面，器件还包括在室温下是非磁性的多层结构。该结构包括Co和E的交替层。E包括包含Al的至少一个其它元素。该结构的组成由Co_1‑yE_y表示，并且y在0.45至0.55的范围内。

该申请要求于2019年1月28日在美国专利和商标局提交的并且分配的序列号为16/260,024的美国专利申请的权益，该美国专利申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

发明总体涉及一种具有PMA和高TMR的可调四方亚铁磁性哈斯勒化合物(tunabletetragonal ferrimagnetic Heusler compound)。

背景技术

在当今的磁性随机存取存储器(MRAM)中，基本的存储元件是由被称为“隧道势垒”的超薄绝缘层隔开的两个磁性层组成的磁隧道结(MTJ)。MTJ的电阻取决于两个磁性层的磁化强度的相对取向。被称为存储层或存储器层的磁化强度在与参考磁性层的磁化强度平行或反平行之间切换。目前，MTJ的磁性状态的改变是通过使电流通过该器件来实现的。在现今的MRAM中，MTJ的磁性电极由Co、Fe和B的铁磁合金形成，它们的磁矩与层垂直取向。CoFeB合金的磁化强度的这种垂直取向起因于界面效应，该界面效应通常弱而将MTJ的尺寸限制成≥20nm。寻找在MTJ内使用的因其块体性质而具有垂直磁各向异性(PMA)的替换的磁性材料是必要的。

发明内容

根据发明的一个方面，提供一种包括可调四方亚铁磁性哈斯勒化合物的器件，所述器件包括：呈Mn_3-xCo_xGe形式的哈斯勒化合物，其中，0x≤1，其中Co占哈斯勒化合物的至少0.4原子百分比，并且哈斯勒化合物具有四方结构；以及基底，在(001)方向上取向并且呈YMn_1+d形式，其中Y包括选自于由Ir和Pt组成的组中的元素，并且0≤d≤4，其中，哈斯勒化合物和基底彼此接近，从而使自旋极化电流从哈斯勒化合物和基底中的一个穿过哈斯勒化合物和基底中的另一个。

根据发明的另一方面，提供一种包括可调四方亚铁磁性哈斯勒化合物的器件，所述器件包括：呈Mn_3-xCo_xGe形式的哈斯勒化合物，其中，0x≤1，其中Co占哈斯勒化合物的至少0.4原子百分比，哈斯勒化合物具有四方结构；多层结构，多层结构在室温下是非磁性的，多层结构包括Co和E的交替层，其中E包括包含Al的至少一种其它元素，其中多层结构的组成由Co_1-yE_y表示，并且y在0.45至0.55的范围内；以及基底，位于多层结构的下面，其中，哈斯勒化合物和多层结构彼此接近，从而使自旋极化电流从哈斯勒化合物和多层结构中的一个穿过哈斯勒化合物和多层结构中的另一个。

根据发明的另一方面，提供一种包括可调四方亚铁磁性哈斯勒化合物的器件，所述器件包括：基底；底层，在(001)方向上取向，底层在室温下是非磁性的，底层覆盖基底；第一磁性层，包括呈Mn_3-xCo_xGe形式的哈斯勒化合物，其中0x≤1，第一磁性层与底层接触，其中，第一磁性层的磁矩是可切换的；隧道势垒，覆盖第一磁性层；以及第二磁性层，与隧道势垒接触。

附图说明

在下面的详细描述和附图中公开了发明的各种实施例。

图1A-图1C描绘了晶体结构示意图。