[发明专利]磁性结、设置磁性结的方法和磁性存储器

权利要求书

1.一种可用在磁性装置中的磁性结，所述磁性结包括：

第一参考层；

第一非磁性间隔层；以及

杂化自由层，包括软磁性层、硬磁性层以及位于硬磁性层与软磁性层之间的氧化物耦合层，软磁性层具有不大于30的第一磁热稳定系数，硬磁性层具有是第一磁热稳定系数的至少两倍的第二磁热稳定系数，杂化自由层使用穿过磁性结的写入电流在多个稳定的磁性状态之间是可切换的。

2.根据权利要求1所述的可用在磁性装置中的磁性结，其中，磁性结还包括第二非磁性间隔层和第二参考层，所述杂化自由层位于第一非磁性间隔层与第二非磁性间隔层之间，第二非磁性间隔层位于杂化自由层与第二参考层之间。

3.根据权利要求1所述的可用在磁性装置中的磁性结，其中，氧化物耦合层被配置为使得软磁性层和硬磁性层以至少0.2erg/cm²且不大于0.8erg/cm²的特征交换能密度进行磁性耦合。

4.根据权利要求3所述的可用在磁性装置中的磁性结，其中，特征交换能密度为至少0.3erg/cm²且不大于0.5erg/cm²，其中，第一磁热稳定系数不大于20，其中，软磁性层位于氧化物耦合层与第一非磁性间隔层之间。

5.根据权利要求1所述的可用在磁性装置中的磁性结，其中，氧化物耦合层为至少5埃厚且不大于15埃厚。

6.根据权利要求3所述的可用在磁性装置中的磁性结，其中，氧化物耦合层为至少6埃厚且不大于9埃厚。

7.根据权利要求1所述的可用在磁性装置中的磁性结，其中，氧化物耦合层包括MgO、MgTiO、MoO、SiO、TiO、TaO、AlO、RuO、NiO、HfO和IrO中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的可用在磁性装置中的磁性结，所述磁性结还包括与硬磁性层相邻的覆盖层，所述覆盖层包括MgO层、HfO、ZrO、TaO层、Mg/Ir层、Mg/Ru层和Mg/Re层中的至少一种，Mg/Ir层、Mg/Ru层和Mg/Re层中的每个是如沉积、经受等离子体处理、原位退火和氧化步骤的双层。

9.根据权利要求1所述的可用在磁性装置中的磁性结，其中，杂化自由层还包括：

至少一个减小层，所述至少一个减小层减小硬磁性层与软磁性层之间的自旋转移矩。

10.根据权利要求9所述的可用在磁性装置中的磁性结，其中，所述至少一个减小层包括嵌入在氧化物耦合层内的第一减小层。

11.根据权利要求9所述的可用在磁性装置中的磁性结，其中，所述至少一个减小层包括在氧化物耦合层的第一界面处的第二减小层。

12.一种磁性存储器，所述磁性存储器包括：

多个磁性存储单元，所述多个磁性存储单元中的每个包括至少一个磁性结，所述磁性结具有参考层、非磁性间隔层和杂化自由层，所述杂化自由层包括软磁性层、硬磁性层以及硬磁性层与软磁性层之间的氧化物耦合层，软磁性层的第一磁热稳定系数不大于30，硬磁性层的第二磁热稳定系数是第一磁热稳定性系数的至少两倍，氧化物耦合层被配置成使得软磁性层和硬磁性层以至少0.3erg/cm²且不大于0.5erg/cm²的特征交换能密度进行磁性耦合，杂化自由层使用穿过磁性结的写入电流在多个稳定的磁性状态之间是可切换的；以及

多条位线，与所述多个磁性存储单元结合。