[发明专利]隧道磁阻器件和隧道磁阻读磁头

权利要求书

1.一种隧道磁阻器件，包括：

衬底；

在所述衬底上的第一铁磁层；

隧道势垒层，由在所述第一铁磁层上的MgO组成；

在所述隧道势垒层上的第二铁磁层；

其中所述第一和第二铁磁层中的一个是在存在外部磁场的情况下具有自由旋转的面内磁化方向的自由铁磁的多层，所述自由铁磁的多层包括含硼层以及在所述势垒层和所述含硼层之间的含氮层；以及

其中所述第一和第二铁磁层中的另一个是在存在外部磁场的情况下具有被防止旋转的面内磁化方向的参考铁磁层。

2.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中所述自由铁磁多层还包括：与所述势垒层接触并选自Co、Fe和由Co和Fe组成的合金的第一纳米层，其中所述含氮层是与所述第一纳米层接触并选自FeN合金和CoFeN合金的第二纳米层。

3.根据权利要求2所述的隧道磁阻器件，其中所述第一和第二纳米层具有大于或等于并且小于或等于的总厚度。

4.根据权利要求2所述的隧道磁阻器件，其中所述FeN合金具有Fe_(100-x)N_x形式的组合物，其中x在以原子百分数计的1和50之间，并且其中所述CoFeN合金具有(Co_xFe_(100-x))_(100-y)N_y形式的组合物，其中x在以原子百分数计的20和80之间，y在以原子百分数计的1和50之间。

5.根据权利要求2所述的隧道磁阻器件，其中所述自由铁磁多层还包括与所述第二纳米层接触并选自Co、Fe和由Co和Fe组成的合金的第三纳米层。

6.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中所述含硼层是包括Co、Fe和B的合金。

7.根据权利要求6所述的隧道磁阻器件，其中所述含硼层是进一步包括Ta的合金。

8.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中所述自由铁磁多层是第一铁磁层，所述参考铁磁层是第二铁磁层。

9.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中所述参考铁磁层是第一铁磁层，所述自由铁磁多层是第二铁磁层。

10.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中所述参考铁磁层是反平行被钉扎结构的部分，所述反平行被钉扎结构包括：具有面内磁化方向的第一反平行被钉扎铁磁层，邻近所述隧道势垒层并具有反平行于所述第一反平行被钉扎铁磁层的磁化方向的面内磁化方向的第二反平行被钉扎铁磁层，以及在所述第一反平行被钉扎铁磁层和所述第二反平行被钉扎铁磁层之间并且与所述第一反平行被钉扎铁磁层和所述第二反平行被钉扎铁磁层接触的反平行耦合层，其中所述参考层是所述第二反平行被钉扎铁磁层。

11.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中所述参考铁磁层是包括含硼层以及在所述势垒层和所述含硼层之间的含氮层的参考铁磁多层。

12.一种隧道磁阻读磁头，包括：

导磁材料的第一屏蔽层；

参考铁磁层，在所述第一屏蔽层上并且在存在外部磁场的情况下具有被防止旋转的面内磁化方向；

电绝缘隧道势垒层，由MgO组成，在所述参考层上并且与所述参考层接触；

自由铁磁层，在所述隧道势垒层上，并且在没有外部磁场的情况下具有正交于所述参考铁磁层的磁化方向取向的面内磁化方向，所述自由铁磁层包括：与所述势垒层接触并选自Co、Fe和由Co和Fe组成的合金的第一纳米层，与所述第一纳米层接触并选自FeN合金和CoFeN合金的第二纳米层，以及在所述第二纳米层上的含硼铁磁层；

在所述自由铁磁层上的覆盖层；以及

在所述覆盖层上的导磁材料的第二屏蔽层。