[发明专利]自旋轨道转矩型磁化旋转元件、自旋轨道转矩型磁阻效应元件和磁存储器

说明书

本申请的自旋轨道转矩型磁化旋转元件(100)包括：第一铁磁性层(10)；和面向所述第一铁磁性层、且沿第一方向(X)延伸的自旋轨道转矩配线(20)，所述自旋轨道转矩配线具有多个由原子(A)排列而成的原子面(L)，所述多个原子面具有：由相同原子排列而成的基准面(L1)；和具有压曲部(BP)的压曲面(L2)，所述压曲面具有：形成与所述基准面大致平行的主面(MP)的多个第一原子(A1)；和形成相对于所述主面弯曲的压曲部的1个以上的第二原子(A2)。

技术领域

本发明涉及自旋轨道转矩型磁化旋转元件、自旋轨道转矩型磁阻效应元件和磁存储器。

背景技术

磁阻效应元件被期待应用于磁传感器、高频部件、磁头和非易失性随机存取存储器(MRAM)。

磁阻效应元件将隔着非磁性层的两个铁磁性层彼此的磁化的方向的变化作为元件的电阻变化输出。磁阻效应元件控制铁磁性层的磁化的方向，来记录数据。作为控制磁化的方向的方法，已知使用电流产生的磁场的方式、和使用在沿磁阻效应元件的层叠方向流动电流时产生的自旋传递转矩(STT)的方式。使用STT的方式需要沿贯穿非磁性层的方向赋予电位差，存在对非磁性层造成损伤的情况。

近年来，作为控制磁化的方向的新的方式，正在研究使用自旋轨道转矩(SOT)的方式(例如，专利文献1)。SOT可利用由自旋轨道相互作用产生的自旋流或不同种类材料的界面中的拉什巴效应在铁磁性层内诱发。通过SOT作用于铁磁性层内的磁化，磁化反转。当电流沿与铁磁性层的层叠方向交叉的方向流动时，会产生自旋流和拉什巴效应。使用SOT的方式能够避免在非磁性层和铁磁性层的层叠方向流动大的写入电流，能够抑制对非磁性层等的损伤。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-216286号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

磁存储器具有被集成的多个磁阻效应元件。如果各个磁阻效应元件的反转电流密度变大，则磁存储器的消耗电力增加。反转电流密度是使磁阻效应元件的磁化反转所需要的电流密度，磁阻效应元件通过磁化反转进行动作。要求降低磁阻效应元件的反转电流密度，抑制磁存储器的消耗电力。

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供能够降低反转电流密度的自旋轨道转矩型磁化旋转元件、自旋轨道转矩型磁阻效应元件和磁存储器。

用于解决技术问题的手段

如果能够高效率地对铁磁性层的磁化施加SOT，则反转电流密度降低。SOT例如可利用自旋轨道相互作用、拉什巴效应等在铁磁性层内诱发。本发明的发明人发现，当在自旋轨道转矩配线上设置压曲部时，能够高效率地产生自旋轨道相互作用和拉什巴效应。即，为了解决上述技术问题，提供以下的技术方案。

(1)第一方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件包括：第一铁磁性层；和面向所述第一铁磁性层、且沿第一方向延伸的自旋轨道转矩配线，所述自旋轨道转矩配线具有多个由原子排列而成的原子面，所述多个原子面具有：由相同原子排列而成的基准面；和具有压曲部的压曲面，所述压曲面具有：形成与所述基准面大致平行的主面的多个第一原子；和形成相对于所述主面弯曲的压曲部的1个以上的第二原子。

(2)在上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，可以是：所述第二原子的原子半径为所述第一原子的原子半径的1.1倍以上或者所述第一原子的原子半径的0.9倍以下。

(3)在上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，可以是：从所述第二原子的中心引至所述主面的垂线的长度为所述第一原子的原子半径的0.5倍以上1.5倍以下。

(4)在上述方式的自旋轨道转矩型磁化旋转元件中，可以是：所述第一原子的晶格间隔大于所述第二原子的直径。