[发明专利]用于提供包括无Co自由层的磁结的方法和系统

说明书

公开了用于提供包括无Co自由层的磁结的方法和系统。描述了可用于磁装置的磁结以及用于提供磁结的方法。磁结包括自由层、非磁隔离层和参考层。自由层包括Fe和至少一种Fe合金中的至少一种。此外，自由层不包括Co。非磁隔离层与自由层邻接。非磁隔离层驻留在参考层和自由层之间。构造磁结使得当写入电流经过磁结时自由层在多个稳定磁状态之间是可切换的。

本申请要求在2015年1月5日提交的题为PURE FE FREE LAYER(纯铁自由层)的第62/099,870号临时专利申请序列号的权益以及在2015年12月21日提交的第14/977,094号美国非临时申请的权益，所述专利申请分配给本申请的受让人，并且通过引用包含于此。

技术领域

本申请公开了一种用于提供包括无Co自由层的磁结的方法和系统。

背景技术

磁存储器(特别是磁随机存取存储器(MRAM))由于其在操作期间的高读/写速度、优异的耐力、非易失性和低功耗的潜能，已经受到越来越多的关注。MRAM可以利用磁材料作为信息记录介质来存储信息。一种MRAM是自旋转移力矩随机存取存储器(STT-MRAM)。STT-MRAM利用至少部分地被通过磁结驱动的电流写入的磁结。通过磁结驱动的自旋极化电流在磁结中对磁矩施加自旋力矩。结果，响应于自旋力矩的具有磁矩的层可以切换至预期的状态。

例如，图1示出可以用于传统的STT-MRAM中的传统的磁隧道结(MTJ)10。传统的MTJ10通常位于基板12上。可以使用底接触14和顶接触22以通过传统的MTJ 10来驱动电流。传统的MTJ使用传统的种子层(未示出)，传统的MTJ可以包括覆盖层(未示出)并且可以包括传统的反铁磁(AFM)层(未示出)。传统的磁结10包括传统的参考层16、传统的隧道势垒层18和传统的自由层20。另外示出了顶接触22。传统的接触14和22被用于在电流垂直于平面(CPP)方向上驱动电流，或者沿如图1中所示的z轴驱动电流。通常，传统的参考层16最靠近层16、18和20的基板12。

传统的参考层16和传统的自由层20是磁性的。例如，传统的自由层20通常至少包括具有期望化学计量的CoFeB层。其他磁层和非磁层可以是传统的自由层20的一部分。传统的参考层16的磁化作用17在特定的方向上被固定或钉扎。尽管示出为单(单一)层，但是传统的参考层16可以包括多层。例如，传统的参考层16可以是包括通过诸如Ru的薄导电层而反铁磁地结合的磁层的合成反铁磁(SAF)层。在这样的SAF中，可以使用与Ru的薄层交错的多个磁层。在另一个实施例中，与Ru层交叉的耦合可以是铁磁的。

传统的自由层20具有可变磁化作用21。尽管示出为单层，但是传统的自由层20也可以包括多层。例如，传统的自由层20可以是包括通过诸如Ru的薄导电层而反铁磁地或铁磁地结合的磁层的合成层。尽管示出为垂直于平面，但是传统的自由层20的磁化作用21可以在平面内。因此，参考层16和自由层20可以具有分别垂直于层的平面来定位的磁化作用17和21。

由于其用在各种应用中的潜力，所以不断对磁存储器进行研究以改善STT-RAM的性能。例如，为了获得垂直的磁矩17和21，已经提出了各种结构。然而，这样的结构会遭受更高的阻尼(这会增加所需的切换电流)、减小信号的较低的磁阻和/或其他问题。因此，需要可以改善自旋转移力矩类存储器的性能的方法和系统。这里描述的方法和系统满足这样的需要。

发明内容

描述了可用在磁装置中的磁结以及用于提供磁结的方法。磁结包括自由层、非磁间隔层和参考层。自由层包括Fe和至少一种Fe合金中的至少一种。此外，自由层不包括Co。非磁间隔层与自由层邻接。非磁间隔层位于参考层和自由层之间。磁结被构造成使得当写入电流经过磁结时自由层在多个稳定的磁状态之间是可切换的。

附图说明

图1示出传统的磁结。

图2示出无Co自由层的示例性实施例。

图3示出无Co自由层的另一示例性实施例。