[发明专利]磁阻效应器件、磁层叠结构体及磁层叠结构体的制造方法

权利要求书

1.一种磁阻效应器件，包括：

底层，由NiFeN制成且设置于衬底的主表面之上；

钉扎层，由包含Ir和Mn的反铁磁材料制成且设置于所述底层上；

基准层，设置于所述钉扎层之上且由如下铁磁材料制成：该铁磁材料的磁化方向通过直接或经由另一铁磁材料层与所述钉扎层交换耦合而固定：

非磁性层，由非磁性材料制成且设置于所述基准层之上；以及

自由层，设置于所述非磁性层之上且由如下铁磁材料制成：该铁磁材料的磁化方向根据外部磁场而改变。

2.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中所述钉扎层的结晶取向为所述钉扎层的(200)结晶面平行于所述衬底的主表面。

3.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中所述底层的厚度为2nm或更厚。

4.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中所述底层的厚度为4nm或更薄。

5.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其中所述非磁性层是由绝缘材料制成的，并具有能够让隧道电流在厚度方向上流动的厚度。

6.根据权利要求5所述的磁阻效应器件，其中所述非磁性层是由MgO制成的。

7.根据权利要求6所述的磁阻效应器件，其中所述底层的结晶取向经由所述钉扎层和所述基准层而传承至所述非磁性层。

8.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，还包括：

被钉扎层，设置于所述钉扎层与所述基准层之间，并且由铁磁材料制成；以及

中间层，设置于所述被钉扎层与所述基准层之间，并且由非磁性材料制成，

其中：

所述被钉扎层的磁化方向通过与所述钉扎层的交换耦合而固定；并且

所述被钉扎层和所述基准层经由所述中间层以如下方式彼此交换耦合：

所述被钉扎层的磁化方向与所述基准层的磁化方向是彼此反向平行的。

9.一种磁层叠结构体，包括：

底层，由NiFeN制成且设置于衬底的主表面之上；

钉扎层，由包含Ir和Mn的反铁磁材料制成且设置于所述底层上；以及

被钉扎层，设置于所述钉扎层之上且由如下铁磁材料制成：该铁磁材料的磁化方向通过与所述钉扎层交换耦合而固定。

10.根据权利要求9所述的磁层叠结构体，其中所述底层中的NiFeN的结晶取向为所述底层的(200)结晶面平行于所述衬底的主表面。

11.一种磁层叠结构体的制造方法，包括以下步骤：

利用NiFe作为靶材并利用含氮气体作为溅射气体，通过反应溅射在衬底上形成NiFeN构成的底层；以及

在所述底层上形成由包含Ir和Mn的反铁磁材料制成的钉扎层。

12.根据权利要求11所述的磁层叠结构体的制造方法，其中所述溅射气体包含Ar和N₂。

13.根据权利要求12所述的磁层叠结构体的制造方法，其中N₂气体对所述溅射气体的分压比为30％或更高。

14.一种磁阻效应器件，包括：

底层，由NiFeN制成且设置于衬底的主表面之上；

自由层，设置于所述底层之上且由如下铁磁材料制成：该铁磁材料的磁化方向根据外部磁场而改变；

隧道阻挡层，设置于所述自由层之上且由MgO制成；以及

基准层，设置于所述隧道阻挡层之上且由如下铁磁材料制成：该铁磁材料的磁化方向是固定的。

15.根据权利要求14所述的磁阻效应器件，其中所述自由层是由CoFe制成的并且不包含B。

16.根据权利要求14所述的磁阻效应器件，其中所述底层的结晶性经由所述自由层而传承至所述隧道阻挡层。