[发明专利]具有负自旋极化和负各向异性两者的材料

说明书

本发明题为“具有负自旋极化和负各向异性两者的材料”。本公开的各方面整体涉及在磁介质驱动器、磁阻随机存取存储器设备、磁性传感器或磁记录写入头中使用的自旋电子设备。所述自旋电子设备包括具有负各向异性场和负自旋极化的多层结构。所述多层结构包括多个层，所述多个层中的每一层包括包含Fe的第一子层和包含Co的第二子层。所述第一子层和所述第二子层中的至少一者包含Cr、V和Ti中的一种或多种。所述第一子层和所述第二子层相交替。所述多层结构的所述负各向异性场介于约‑0.5T至约‑0.8T之间，并且所述多层结构的有效磁化强度介于约2.4T至约2.8T之间。

背景技术

技术领域

本公开的实施方案整体涉及用于自旋电子设备的具有负自旋极化和负各向异性的多层材料。

相关领域的描述

在自旋电子器件或自旋电子设备中，诸如在磁记录头中使用的传感器中，自旋极化和各向异性场两者起重要作用。例如，此类自旋电子设备可用于自旋轨道转矩(SOT)磁隧道结(MTJ)应用中，诸如用于能量辅助磁记录写入头和磁阻随机存取存储器(MRAM)设备的自旋霍尔层。在这些自旋电子设备中利用的材料通常具有：(1)不具有各向异性场的正自旋极化，诸如CoFe、Co、Ni和CoMnGe，(2)正自旋极化和负各向异性场，诸如CoFe多层结构，(3)不具有各向异性场的负自旋极化，诸如FeCr、FeV和FeN，或者(4)正自旋极化和正各向异性场两者，诸如CoNi、CoPt、CoPd和Mn₃Ga。由于没有报道存在具有负自旋极化和负各向异性场的材料，因此自旋电子设备通常具有较小的自由度并且受到较大的限制。

因此，在本领域中需要具有负自旋极化和负各向异性场两者的材料以用于自旋电子设备。

发明内容

本公开的各方面整体涉及在磁介质驱动器、磁阻随机存取存储器设备、磁性传感器或磁记录写入头中使用的自旋电子设备。自旋电子设备包括具有负自旋极化和负各向异性场的多层结构。该多层结构包括多个层，所述多个层中的每一层包括包含Fe的第一子层和包含Co的第二子层。第一子层和第二子层中的至少一者包含Cr、V和Ti中的一种或多种。第一子层和第二子层相交替。多层结构的负各向异性场介于约-0.5T至约-0.8T之间，并且多层结构的有效磁化强度介于约2.4T至约2.8T之间。

在一个实施方案中，自旋电子设备包括具有负自旋极化和负各向异性场的多层结构，该多层结构包括多个层，所述多个层中的每一层包括包含Fe的第一子层和包含Co的第二子层，其中第一子层和第二子层中的至少一者还包含Cr、V和Ti中的一种或多种。第一子层和第二子层相交替。

在另一个实施方案中，自旋电子设备包括基板和设置在基板上方的具有负自旋极化和负各向异性场的多层结构，该多层结构包括多个交替的第一层和第二层。第一层中的每一个第一层包含Fe以及Cr、V和Ti中的一种或多种，并且第二层中的每一个第二层包含Co。第一层中的每一个第一层具有大于或等于第二层中的每一个第二层的第二厚度的第一厚度。自旋电子设备还包括设置在多层结构上方的覆盖层。

在又一个实施方案中，自旋电子设备包括具有负自旋极化和负各向异性场的多层结构，该多层结构包括多个交替的第一层和第二层。第一层中的每一个第一层包含FeCr_x、FeV_x、FeTi_x、FeCr_xV_y、FeCr_xTi_y、FeV_xTi_y以及FeCr_xV_yTi_z中的至少一者，其中x、y和z中的每一者为正数，并且第二层中的每一个第二层包含Co。第一层中的每一个第一层具有介于约0.4nm至约0.8nm之间的第一厚度，并且第二层中的每一个第二层具有介于约0.3nm至约0.6nm之间的第二厚度。自旋电子设备还包括设置在多层结构上方的一个或多个层。

附图说明