[发明专利]一种具有量子效应的MgO双势垒磁性隧道结及其用途

摘要

本发明涉及一种具有量子效应的MgO双势垒磁性隧道结，其核心膜层从下至上包括以下五层：第一磁性层、第一隧道势垒层、中间磁性金属层、第二隧道势垒层以及第二磁性层。本发明提供的具有量子效应的MgO双势垒磁性隧道结，通过改进原有的MgO双势垒磁性隧道结制备技术，减少中间磁性金属层的厚度到0.5～4.5nm范围内，可以在一定外加偏压阀值下具有大电流和高TMR效应，使得这种结构的双势垒隧道结可以应用于新型自旋电子器件设计，如二极管，整流器，场效应晶体管和TMR传感器等，并且有助于MRAM等自旋电子器件的性能提升。

主权项

1、一种具有量子效应的MgO双势垒磁性隧道结，其包括一衬底，及其上的下部缓冲导电层、下部反铁磁性钉扎层、核心膜层、上部反铁磁性钉扎层、顶部保护层、导电层，其特征在于：所述的核心膜层从下至上包括以下五层：第一磁性层、第一隧道势垒层、中间磁性金属层、第二隧道势垒层以及第二磁性层；所述的第一和第二磁性层的组成材料包括铁磁性材料、半金属磁性材料、或者磁性半导体材料，所述的第一和第二磁性层的厚度为2～20nm；所述的中间磁性金属层的组成材料为铁磁性金属材料，所述的中间磁性金属层的厚度为0.5～4.5nm，与该层材料的电子平均自由程可比，并具有较好的晶体结构，以保证量子效应的实验可观测性；所述的第一和第二隧道势垒层的组成材料为MgO绝缘材料，所述的第一和第二隧道势垒层的的厚度为1～4.0nm。