[发明专利]用于MRAM的具有非磁性插入层的进动自旋电流结构

权利要求书

1.一种磁性装置，其包括

第一合成反铁磁性结构，其在第一平面中，所述第一合成反铁磁性结构包含磁性参考层，所述磁性参考层具有垂直于所述第一平面的磁化矢量且具有固定磁化方向；

非磁性隧道势垒层，其在第二平面中且安置在所述磁性参考层上方；

自由磁性层，其在第三平面中且安置在所述非磁性隧道势垒层上方，所述自由磁性层具有垂直于所述第三平面的磁化矢量且具有能够从第一磁化方向进动到第二磁化方向的磁化方向，所述磁性参考层、所述非磁性隧道势垒层及所述自由磁性层形成磁性隧道结；

非磁性间隔物层，其在第四平面中且安置在所述自由磁性层上方，所述非磁性间隔物层包括MgO；

进动自旋电流磁性结构，其在第五平面中，其与所述自由磁性层物理分离且通过所述非磁性间隔物层耦合到所述自由磁性层，所述进动自旋电流磁性结构具有磁化矢量及在所述第五平面中能够在所述第五平面中的任何磁方向上自由旋转的磁化方向，所述进动自旋电流磁性结构包括第一进动自旋电流铁磁性层、非磁性进动自旋电流插入层及第二进动自旋电流铁磁性层，所述第一进动自旋电流铁磁性层安置在所述非磁性间隔物层上方，所述非磁性进动自旋电流插入层安置在所述第一进动自旋电流铁磁性层上方，且所述第二进动自旋电流铁磁性层安置在所述非磁性进动自旋电流插入层上方，其中所述非磁性进动自旋电流插入层由Ru薄膜构成；及

覆盖层，其在第六平面中且安置在所述进动自旋电流磁性结构上方；

其中通过所述进动自旋电流磁性结构的电流的电子在所述进动自旋电流磁性结构的所述磁方向上对准并注入到所述非磁性间隔物、所述自由磁性层、所述非磁性隧道势垒层及所述磁性参考层中，且其中所述进动自旋电流磁性结构的所述磁化方向进动且自由跟随所述自由磁性层的所述磁化方向的进动，从而引起自旋转移力矩辅助所述自由磁性层的所述磁化矢量的切换，且

其中所述第一进动自旋电流铁磁性层包括Fe薄膜，所述非磁性进动自旋电流插入层包括具有长自旋扩散长度的材料，且所述第二进动自旋电流铁磁性层包括CoFeB薄膜。

2.根据权利要求1所述的磁性装置，其中所述非磁性进动自旋电流插入层由具有超过二(2)纳米的自旋扩散长度的材料构成。

3.根据权利要求1所述的磁性装置，其中所述Ru薄膜具有至少1纳米的厚度。

4.根据权利要求1所述的磁性装置，其中所述Ru薄膜具有1.5纳米的厚度。

5.根据权利要求1所述的磁性装置，其中所述Fe薄膜具有0.4纳米的厚度。

6.根据权利要求1所述的磁性装置，其中所述Fe薄膜具有0.6纳米的厚度。

7.根据权利要求1所述的磁性装置，其中所述CoFeB薄膜由40％的Co、40％的Fe及20％的B构成。

8.根据权利要求7所述的磁性装置，其中所述CoFeB薄膜具有1.7纳米的厚度。

9.根据权利要求7所述的磁性装置，其中所述CoFeB薄膜具有1.85纳米的厚度。

10.根据权利要求1所述的磁性装置，其中具有长自旋扩散长度的所述材料选自由Ru、Cu、Ag、Au、Mg及Al组成的群组。

11.根据权利要求1所述的磁性装置，其中所述自由磁性层具有有效磁各向异性，使得其易磁化轴线指向远离垂直于所述第三平面的所述磁化矢量且相对于垂直于所述第三平面的所述磁化矢量形成角度。