[发明专利]一种磁多层膜结构及自旋转移矩磁随机存储器

权利要求书

1.一种铁电层辅助调控的磁多层膜结构，其特征在于，所述磁多层膜结构包括：

自由层；

位于所述自由层下的间隔层；

位于所述间隔层下的人工反铁磁固定层；

位于所述人工反铁磁固定层下的铁电层。

2.根据权利要求1所述的磁多层膜结构，其中，优选的：

所述自由层和所述固定层的磁化方向垂直指向面外或平行于面内；

所述铁电层在外加电场中可发生铁电极化产生极化电场和电荷转移效应；所述铁电层与所述固定层中间可添加绝缘层削弱极化电场。

3.根据权利要求1所述的磁多层膜结构，其中：

所述固定层为第一磁性层-非磁性耦合层-第二磁性层的堆叠结构；所述第一及第二磁性层的磁化方向垂直指向面外或平行于面内；

所述第一磁性层、第二磁性层由铁磁材料形成，包括以下任一：Fe、Co、Ni、CoFe、CoFeB、CoCrPt结构材料；

或(Co/Ni)m、(Co/Pd)n、(Co/Pt)q多层重复堆叠磁性结构材料，其中m、n、q是指多层堆叠的重复次数；

或者可由垂直磁晶各向异性较强的铁磁材料形成，包括以下任一：Fe、Fe-4％Si、Co、CoFe、CoFe₂O₄、BaFe₁₂O₁₉；所述第一磁性层、第二磁性层的磁化方向垂直指向面外或平行于面内；

所述非磁性耦合层可由非磁导电材料形成，包括Cu、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Au、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Ru、Os中的一种或多种元素组成的合金。

4.根据权利要求1所述的磁多层膜结构，其中：

所述铁电层在外电场中产生电极化和电荷转移效应，极化电荷的自发电场方向与外电场方向相同；

撤去外加电场，极化的电荷依然能稳定保持，其自发电场仍可以维持所述固定层处于反铁磁耦合增强的状态，保持数据的稳定性。

5.根据权利要求1所述的磁多层膜结构，其中：

所述铁电层由绝缘或半导体铁电材料形成，所述铁电层由下列材料中的一种或多种形成：PMN-PT((1-x)[PbMg_1/3Nb_2/3O₃]-x[PbTiO₃])、PZN-PT((1-x)Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃]-x[PbTiO₃])、PSN-PT(Pb(Sc_1/2Nb_1/2)-PbTiO₃)、Pb(In_1/2Nb_1/2)-PbTiO₃，Pb(Yb_1/2Nb_1/2)-PbTiO₃、BaTiO₃、BiFeO₃、PbTiO₃、SrTiO₃、LiNbO₃、LiTaO3、HfO₂、ZrO₂、Hf_(1-x)Zr_xO₂、SiC、GaN、KNbO₃、KH₂PO₄、Pb(Zr_1-xTi_x)O₃、LiO_sO₃、CaTiO₃、KTiO₃、Ba_xSr_1-xTiO₃(BST)、(Pb，La)TiO₃(PLT)、LaTiO₃、(BiLa)₄Ti₃O₁₂(BLT)、SrRuO₃、BaHfO₃、La_1-xSr_xMnO₃、BaMnF₄、α-In₂Se₃、β′-In₂Se₃、BaNiF₄、BaMgF₄、BaCuF₄、BaZnF₄、BaCoF₄、BaFeF₄、BaMnF₄、CuInP₂S₆、AgBiP₂Se₆、CuInP₂Se₆、MoS₂、MoTe₂、WS₂、WSe₂、WTe₂、BiN、ZnO、SnTe、SnSe、SnS、GeSe、GeS、GeTe、GaAs、P₂O₃、SiGe、SiTe、SiSn、GeSn、β-GeSe、PbTe、MoSSe、GaTeCl、MAPbI₃、MAPbBr₃、Ba₂PbCl₄、PVDF、P(VDF-TrFE)、C₁₃H₁₄ClN_sO₂Cd、TiO₂、Cu₂O、SeO₃、Sc₂CO₂、CrN、CrB₂、g-C₆N₈H以及极性化学基团-CH₂F，-CHO，-COOH或-CONH₂修饰的石墨烯、锗烯、锡烯、二硫化物。