[发明专利]用于提供改进转换性能的混合磁隧道结元件的方法和系统

权利要求书

1.一种在磁性器件中使用的磁性结，包括：

被钉扎层；

非磁间隔层；和

自由层，具有易锥面磁各向异性，所述非磁间隔层处于所述被钉扎层和所述自由层之间；

其中，所述磁性结被配置为使得当写入电流流过所述磁性结时所述自由层在多个稳定磁状态之间是可转换的。

2.如权利要求1所述的磁性结，其中所述自由层包括高垂直各向异性层、负垂直各向异性层以及在所述高垂直各向异性层与所述负垂直各向异性层之间的相互作用控制层，所述高垂直各向异性层和所述负垂直各向异性层提供所述锥面各向异性。

3.如权利要求2所述的磁性结，其中所述高垂直各向异性层具有至少一千奥斯特的垂直各向异性场。

4.如权利要求3所述的磁性结，其中所述高垂直各向异性场至少为五千奥斯特。

5.如权利要求2所述的磁性结，其中所述相互作用控制层包括Ru、Ta、Mg、MgO、Ti、W和Cr中的至少一种。

6.如权利要求5所述的磁性结，其中所述相互作用控制层具有至少0.1nm且不大于1.5nm的厚度。

7.如权利要求2所述的磁性结，其中所述高垂直各向异性层比所述负垂直各向异性层更靠近所述被钉扎层。

8.如权利要求2所述的磁性结，其中所述负垂直各向异性层比所述高垂直各向异性层更靠近所述被钉扎层。

9.如权利要求2所述的磁性结，其中所述自由层还包括附加负垂直各向异性层和附加相互作用控制层，所述附加相互作用控制层处于所述高垂直各向异性层和所述附加负垂直各向异性层之间。

10.如权利要求2所述的磁性结，其中所述负垂直各向异性层还具有部分垂直各向异性。

11.如权利要求1所述的磁性结，其中所述自由层具有各向异性能，该各向异性能在与垂直于所述磁性结的平面的方向基本成零度角处具有局部极大值。

12.如权利要求11所述的磁性结，其中所述局部极大值至少为10倍的玻尔兹曼常数乘以所述磁性结的温度。

13.如权利要求12所述的磁性结，其中所述局部极大值至少为20倍的玻尔兹曼常数乘以所述磁性结的温度。

14.如权利要求1所述的磁性结，其中所述非磁间隔层为隧道势垒层。

15.如权利要求14所述的磁性结，其中所述非磁间隔层包括结晶MgO。

16.如权利要求1所述的磁性结，还包括：

附加被钉扎层；和

附加非磁间隔层，所述附加非磁间隔层处于所述附加被钉扎层与所述自由层之间。

17.如权利要求16所述的磁性结，其中所述非磁间隔层和所述附加非磁间隔层中的至少之一为隧道势垒层。

18.一种磁存储器，包括：

多个磁存储单元，所述多个磁存储单元中的每个包括至少一个磁性结，所述至少一个磁性结包括被钉扎层、非磁间隔层和具有易锥面磁各向异性的自由层，所述非磁间隔层处于所述被钉扎层与所述自由层之间，其中所述磁性结被配置为使得当写入电流流过所述磁性结时所述自由层在多个稳定磁状态之间是可转换的；和

多条位线。

19.如权利要求18所述的磁存储器，其中所述自由层包括高垂直各向异性层、负垂直各向异性层和在所述高垂直各向异性层与所述负垂直各向异性层之间的相互作用控制层，所述高垂直各向异性层和所述负垂直各向异性层提供所述易锥面各向异性。

20.如权利要求19所述的磁存储器，其中所述高垂直各向异性层具有至少一千奥斯特的垂直各向异性场。

21.如权利要求20所述的磁存储器，其中所述垂直各向异性场至少为五千奥斯特。

22.如权利要求19所述的磁存储器，其中所述自由层还包括附加负垂直各向异性层和附加相互作用控制层，所述附加相互作用控制层处于所述高垂直各向异性层和所述附加负垂直各向异性层之间。