[发明专利]自旋扭矩振荡器、包括其的电子设备和其制造方法

权利要求书

1.自旋扭矩振荡器，包括：

具有固定磁化的驱动参比层；

非磁性隔离层；和

呈现易锥磁各向异性的具有可变磁化的自由层，

所述非磁性隔离层在所述参比层和所述自由层之间，所述自由层的磁各向异性能量具有沿着轴的局部最大值、在与该轴所成的角度处的局部最小值、和不同于所述局部最大值的全局最大值，所述角度大于0度，

其中所述自旋扭矩振荡器配置为使得所述自由层的可变磁化围绕所述轴旋进，

所述自旋扭矩振荡器进一步包括：

具有固定磁化的读出层；以及

在所述读出层和所述自由层之间的第二非磁性隔离层，

其中所述读出层的固定磁化的分量沿着垂直于所述轴的方向延伸，所述自由层在所述读出层和所述驱动参比层之间。

2.根据权利要求1的自旋扭矩振荡器，其中所述自旋扭矩振荡器配置为使得可变磁化的旋进频率与流过该自旋扭矩振荡器的电流的幅度成正比。

3.根据权利要求2的自旋扭矩振荡器，其中所述旋进频率在1MHz-50GHz的范围内。

4.根据权利要求2的自旋扭矩振荡器，其中可变磁化的旋进角度与电流的幅度成比例。

5.根据权利要求1的自旋扭矩振荡器，进一步包括：

底部触头；和

顶部触头，

其中所述驱动参比层、所述非磁性隔离层、所述自由层、所述第二非磁性隔离层、和所述读出层在所述底部触头和所述顶部触头之间。

6.根据权利要求5的自旋扭矩振荡器，进一步包括配置为提供电流通过所述自旋扭矩振荡器的电流源，

其中所述底部触头和所述顶部触头之间的电阻根据提供给所述自旋扭矩振荡器的电流变化。

7.根据权利要求6的自旋扭矩振荡器，其中所述底部触头和所述顶部触头之间的电阻对于电流线性地变化。

8.根据权利要求5的自旋扭矩振荡器，进一步包括在所述顶部触头和所述读出层之间的补偿参比层，该补偿参比层具有在与所述读出层的固定磁化相反的方向上的固定磁化。

9.根据权利要求8的自旋扭矩振荡器，进一步包括在所述补偿参比层上的反铁磁性层。

10.根据权利要求1的自旋扭矩振荡器，其中对于可变磁化围绕所述轴旋进无需外部施加的磁场。

11.根据权利要求1的自旋扭矩振荡器，其中所述非磁性隔离层包括选自MgO、AlO和TiO的至少一种材料。

12.根据权利要求1的自旋扭矩振荡器，其中所述自由层包括选自Fe、Ni和Co的至少一种材料。

13.根据权利要求12的自旋扭矩振荡器，其中所述自由层还包括选自W、Mg、B、Ta、Cs、Zr、Pt、Pd、Tb和/或Ru的至少一种材料。

14.根据权利要求1的自旋扭矩振荡器，其中所述自由层包括CoFeNiX，其中X为选自Re、Ir、Bi和W的至少一种材料。

15.根据权利要求1的自旋扭矩振荡器，其中所述自由层包括CoFeNiX，其中X为选自I、Te、Os、Pt和Pb的至少一种材料。

16.根据权利要求1的自旋扭矩振荡器，其中易锥磁各向异性的能量密度为：

E(θ)＝K₁sin²(θ)+βK₁sin²(2θ)

其中|β|大于或等于0.25，θ为与垂直轴所成的角度，和K₁是取决于用于形成自由层的材料的特性的参数。