[发明专利]一种通过电流诱导在磁性多层膜中产生斯格明子的方法、磁性存储单元及存储器

说明书

本发明提供一种通过电流诱导在磁性多层膜中产生斯格明子的方法，所述方法包含如下步骤：S1、提供所述磁性多层膜，所述磁性多层膜包括依次层叠设置的第一磁性层、非磁性金属层和第二磁性层，所述磁性多层膜中形成一个以上反铁磁耦合的第一条带、以及一个以上铁磁耦合的第二条带，所述第一条带和所述第二条带交替形成；所述第一条带和所述第二条带沿第一方向相互平行；S2、将所述磁性多层膜接入电路并通入交流电流，在所述第一条带和所述第二条带的交界处产生所述斯格明子；其中，所述交流电流的频率为47 kHz‑52 kHz，峰值大小为37mA‑39mA。该方法可用于制备高集成度的器件，也便于和现有的半导体工艺兼容。

技术领域

本发明涉及磁性存储技术领域，具体涉及一种通过电流诱导在磁性多层膜中产生斯格明子的方法、磁性存储单元及存储器。

背景技术

磁性斯格明子是一种在微纳米尺度上的具有拓扑不变性的空间自旋结构，并且可以稳定存在于具有极强自旋轨道耦合作用的块磁体或者是与重金属毗邻的纳米磁性薄膜中，由于其尺寸小，功耗低且基于该结构的存贮设备具有非易失性的诸多优点，被视作是下一代信息单元的选择之一。该拓扑磁结构的产生主要是材料内磁交换作用，磁各向异性以及界面所提供的Dzyaloshinskii—Moriya interaction(DMI作用)三种作用相互竞争的结果，因此，如果想要斯格明子能够在薄膜中稳定产生，就必须要通过外部条件的操控使得三者竞争达到一种理想的状态。

目前领域内产生斯格明子的方法主要以外加磁场、辐照诱导和电流诱导三种方法为主，而前两者由于技术上的限制，很难运用到实际的产业化生产中，例如，施加外磁场的方法会让器件的结构过于复杂，不利于实现信息的高存储密度，而利用X射线辐照的方法则对于设备要求过高，需要用到同步辐射光源，无法实现规模化的生产。与这两者相比，电流诱导的方法更有利于与现有的半导体工艺相结合。

发明内容

本发明介绍一种全新的电流诱导产生方法，主要通过在人工合成反铁磁薄膜反铁磁与铁磁区域交界处施以大小与频率适当的脉冲电流，使得形状规则且较为分散的斯格明子得以在交界处出现，与现有的其他斯格明子产生方法相比，该方法可用于制备高集成度的器件，也便于和现有的半导体工艺兼容。

本发明实施例提供了一种通过电流诱导在磁性多层膜中产生斯格明子的方法，所述方法包含如下步骤：

S1、提供所述磁性多层膜，所述磁性多层膜包括依次层叠设置的第一磁性层、非磁性金属层和第二磁性层，所述非磁性金属层位于所述第一磁性层和第二磁性层之间，所述磁性多层膜中形成一个以上所述第一磁性层和第二磁性层处于反铁磁耦合的第一条带、以及一个以上所述第一磁性层和第二磁性层处于铁磁耦合的第二条带，所述第一条带和所述第二条带交替形成；所述第一条带和所述第二条带沿第一方向相互平行，所述第一条带和所述第二条带沿第二方向交替分布，其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述第一方向垂直于所述磁性多层膜的厚度方向；

S2、将所述磁性多层膜接入电路并通入交流电流，所述交流电流沿所述第一方向通过所述磁性多层膜，并在所述第一条带和所述第二条带的交界处产生所述斯格明子；

其中，所述交流电流的频率为47kHz-52kHz，所述交流电流的峰值大小为37mA-39mA。

优选的是，所述交流电流包括方形波脉冲电流；

优选的是，施加的电流脉冲个数为10000。

优选的是，所述第一磁性层和第二磁性层均为垂直磁化层，即所述第一磁性层和第二磁性层的净磁矩方向垂直于薄膜表面。

优选的是，所述非磁性金属层包括Ru；

优选的是，所述非磁性金属层形成为楔形膜；

优选的是，所述非磁性金属层具有沿所述第二方向渐变的厚度；

优选的是，所述非磁性金属层的最大厚度为3nm。