[发明专利]一种磁性随机存储器存储单元及磁性随机存储器

权利要求书

1.一种具有四个氧化物-金属界面对称性的双层自由层的磁性随机存储器存储单元，包括层叠设置的参考层(240)、氧化物势垒层(250)、第一自由层(260)、氧化物垂直耦合层(271)、第二自由层(272)、氧化物磁阻尼阻挡层(273)、覆盖层(280)，其特征在于，

包含所述第一自由层(260)和所述第二自由层(272)的自由层结构一共具有四个氧化物-金属界面：所述氧化物势垒层(250)与所述第一自由层(260)之间的第一氧化物-金属界面、所述第一自由层(260)与所述氧化物垂直耦合层(271)之间的第二氧化物-金属界面、所述氧化物垂直耦合层(271)与所述第二自由层(272)之间的第三氧化物-金属界面、所述第二自由层(272)与所述氧化物磁阻尼阻挡层(273)之间的第四氧化物-金属界面；

所述氧化物势垒层(250)提供垂直界面各向异性予第一自由层(272)的磁化矢量；

所述氧化物垂直耦合层(271)提供垂直界面各向异性及强铁磁耦合予第二自由层(272)的磁化矢量和第一自由层(260)中的磁化矢量；

所述氧化物磁阻尼阻挡层(273)提供一个垂直界面各向异性予第二自由层(272)的磁化矢量，并减少整个膜层的磁阻尼系数；

其中所述四个氧化物-金属界面，阻挡所述第一自由层(260和所述第二自由层(272)与周边金属材料之间的原子扩散而加强所述磁性随机存储器存储单元自由层结构的稳定耐久性；

其中所述第一自由层(260)包括铁磁材料层，或，第一铁磁材料子层/非铁磁材料子层/第二铁磁材料子层，或，铁磁材料层中多次穿插非铁磁材料子层，其中所述非铁磁材料子层的厚度为0.1nm～0.6nm；

其中所述第二自由层(272)包括铁磁材料层，或，第三铁磁材料子层/非铁磁材料子层/第四铁磁材料子层，或，铁磁材料层中多次穿插非铁磁材料子层，其中所述非铁磁材料子层的厚度为0.1nm～0.6nm。

2.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，所述氧化物垂直耦合层(271)为MgO,MgZn_xO_y,MgB_xO_y或MgAl_xO_y，其厚度为0.3nm～1.5nm。

3.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，所述氧化物磁阻尼阻挡层(273)为MgO,MgZn_xO_y,MgB_xO_y或MgAl_xO_y，其厚度为0.5nm～3.0nm。

4.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，所述氧化物势垒层(250)由非磁性金属氧化物制成，所述非磁性金属氧化物包括MgO,MgZn_xO_y,MgB_xO_y或MgAl_xO_y。

5.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，所述第一自由层(260)具有CoFeB、CoFe/CoFeB、Fe/CoFeB、CoFeB/(W，Mo，V，Nb，Cr，Hf，Ti，Zr，Ta，Sc，Y，Zn，Ru，Os，Rh，Ir，Pd或Pt)/CoFeB、Fe/CoFeB/(W，Mo，V，Nb，Cr，Hf，Ti，Zr，Ta，Sc，Y，Zn，Ru，Os，Rh，Ir，Pd或Pt)/CoFeB或CoFe/CoFeB/(W，Mo，V，Nb，Cr，Hf，Ti，Zr，Ta，Sc，Y，Zn，Ru，Os，Rh，Ir，Pd或Pt)/CoFeB结构。