[发明专利]一种自旋极化电流发生器及其磁性装置

权利要求书

1.一种自旋极化电流发生器构成的磁性装置，其特征在于，包括自旋极化电流发生器和磁性结；

所述自旋极化电流发生器包括：

第一导电层、第二导电层以及位于所述第一导电层和第二导电层之间的反铁磁层，所述第一导电层、第二导电层和反铁磁层构成第一导电层-反铁磁层-第二导电层不对称层叠结构，电流通过所述不对称层叠结构时，可以产生自旋极化；在无电流通过时，不产生自旋极化电流；

在所述第一导电层上设有至少一个由反铁磁层和第二导电层构成的堆叠结构，所述反铁磁层与第一导电层相邻；

在相邻所述堆叠结构的第一导电层上设有磁性结，所述磁性结包括自由磁性层；

电流通过至少一个所述堆叠结构至第一导电层时，产生的自旋极化电流在所述自由磁性层上施加自旋转矩；

所述自由磁性层的磁矩使用至少由自旋极化电流施加的自旋转矩来切换，所述自旋极化电流由电流通过至少一个所述堆叠结构至第一导电层而产生；

所述层叠结构的反铁磁层是单层材料或由多种材料构成的复合层，所述单层材料包括金属、合金或稀土金属及其合金；所述复合层由合成反铁磁材料制成，采用所述合成反铁磁材料制成的复合层由铁磁层与间隔层构成。

2.根据权利要求1所述的自旋极化电流发生器构成的磁性装置，其特征在于，构成所述单层材料的金属或合金选自Cr，CoRh，FeRh，Cr基合金：CrV、CrMn、CrRe、CrFe、CrRu、CrOs、CrCo、CrRh、CrIr、CrNi、CrPd、CrPt、CrCu、CrAg、CrAu、CrGa、CrIn、CrMnPt、FeNiCr，Mn基合金：CrMn、ReMn、FeMn、RuMn、OsMn、CoMn、RhMn、IrMn、NiMn、PdMn、PtMn、CuMn、AgMn、AuMn、PdPtMn、CoCrMn，以及NiFeCrCo基合金；

所述稀土金属及其合金选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或多种；

所述稀土金属合金包括稀土金属与常规金属，所述常规金属选自Y、Fe、Ni、Pd、Al、In、Gd、Sn中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的自旋极化电流发生器构成的磁性装置，其特征在于，构成所述复合层的铁磁层材料选自Fe、Co、CoFe、Ni、CoCrPt、CoFeB、(Co/Ni)_p、(Co/Pd)_m、(Co/Pt)_n，其中m、n、p是指多层堆叠的重复次数；

构成所述复合层的间隔层材料选自Nb、Ta、Cr、Mo、W、Re、Ru、Os、Rh、Ir、Pt、Cu、Ag、Au中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的自旋极化电流发生器构成的磁性装置，其特征在于，所述第一导电层和第二导电层分别选自下述不同的金属或合金材料：

Li、Mg、Al、Ca、Sc、Ti、V、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Tl、Pb、Bi、Po、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的自旋极化电流发生器构成的磁性装置，其特征在于，所述反铁磁层的厚度为0.1nm～10nm；所述第一导电层的厚度为1nm～100nm；所述第二导电层的厚度为1nm～100nm；

所述第一导电层的厚度与第二导电层的厚度可以相同或不同。

6.根据权利要求1所述的自旋极化电流发生器构成的磁性装置，其特征在于，所述第一导电层被一个或多个堆叠结构共有，并且所述第一导电层被一个或多个所述磁性结共有。

7.根据权利要求1所述的自旋极化电流发生器构成的磁性装置，其特征在于，所述至少一个堆叠结构的第二导电层由不同的导电材料制成，以产生具有不同极化的自旋电流；

所述至少一个堆叠结构的反铁磁层具有不同的厚度，以产生具有不同极化的自旋电流。