[发明专利]双极性自旋转移切换

权利要求书

1.一种磁性装置，包括：

垂直磁化极化层；

自由磁性层，该自由磁性层形成第一电极并且通过第一非磁性金属层与该磁化极化层分离，该自由磁性层具有磁化矢量，该磁化矢量至少具有第一稳定状态和第二稳定状态；

基准层，该基准层形成第二电极并且通过第二非磁性层与该自由磁性层分离；

其中施加具有正极性或者负极性以及选择的幅值和持续时间的电流脉冲通过磁性装置，切换该磁化矢量。

2.根据权利要求1所述的磁性装置，其中与垂直磁化极化层和平面内磁化形式的基准层相关的自旋转移转矩被如下描述：

dm^dt=-γμ0m^×H→eff+αm^×dm^dt+γaJm^×(m^×m^P)-βγaJm^×(m^×m^R)]]>

其中m表示自由层磁化的磁化方向，a_J是与电流脉冲的电流和电流自旋极化成比例的项，该等式右侧的第三项是来自垂直极化器的自旋转移转矩（m_p），并且该等式右侧的第四项是来自平面内磁化形式的基准层的自旋转移转矩（m_R），以及β表示这些自旋转移转矩的幅值的比值。

3.根据权利要求2所述的磁性装置，其中β>1提供电流脉冲幅值的范围，其中该磁性装置的切换，对于第一电流极性，是直接从平行到逆平行，而对于第二电流极性，是直接从逆平行到平行。

4.根据权利要求2所述的磁性装置，其中对于所选β值的两种极性，该装置切换是旋进的和双极性的。

5.根据权利要求2所述的磁性装置，其中小于或者约等于1的β提供减小的直接电流切换误差和旋进快速切换中的至少之一。

6.根据权利要求2所述的磁性装置，其中对于小于或者约等于1的β，磁化方向变成旋进的，从而对于较高的电流幅值，提供较高的旋进频率。

7.根据权利要求2所述的磁性装置，其中β是从约1或者大于1的组中选择的，并且脉冲极性控制自由磁性层的最终磁化状态并且与电流脉冲持续时间无关。

8.根据权利要求7所述的磁性装置，其中通过选择用于基准层和与其相邻的磁性隧道结层的匹配材料，提高基准层的自旋极化。