[发明专利]一种具有高热稳定性的磁隧道结

权利要求书

1.一种具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述具有高热稳定性的磁隧道结包括依次叠加的参考层(1)、势垒层(2)、第一自由层(3)、氧化镁层(4)和覆盖层(5)，其中：

所述参考层(1)，具有方向固定的垂直磁化；

所述势垒层(2)，用于产生隧穿效应；

所述第一自由层(3)，具有方向可变的垂直磁化，且通过掺杂非金属元素改变原子磁矩，以降低饱和磁化强度并增强垂直磁各向异性；

所述氧化镁层(4)，用于增强与所述第一自由层(3)的垂直磁各向异性；

所述覆盖层(5)，用于降低阻尼系数，从而降低临界电流。

2.如权利要求1所述的具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述具有高热稳定性的磁隧道结还包括间隔层(6)和第二自由层(7)，所述间隔层(6)位于所述第一自由层(3)和第二自由层(7)之间，用于所述第一自由层(3)与第二自由层(7)的层间交换耦合，所述第二自由层(7)位于所述势垒层(2)和间隔层(6)之间，具有方向可变的垂直磁化。

3.如权利要求2所述的具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述参考层(1)和第二自由层(7)均掺杂有非金属元素，所述参考层(1)的厚度为1.2～2nm，所述第一自由层(3)和第二自由层(7)的厚度均为0.6～1nm。

4.如权利要求2所述的具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述间隔层(6)的材料为W、Ta、Ru、Mo其中一种，厚度为0.2～0.6nm。

5.如权利要求1至4任一所述的具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述非金属元素的掺杂含量为2％～20％。

6.如权利要求1至4任一所述的具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述非金属元素为氮、磷、硫其中一种。

7.如权利要求1至4任一所述的具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述非金属元素掺杂于对应层的边缘位置、间隙位置、面心位置和体心位置中的至少其一位置。

8.如权利要求1至4任一所述的具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述参考层(1)和各自由层的材料均为Co、Fe、CoFe、CoFeB、CoFeAl、Hulser合金和MnGa其中一种。

9.如权利要求1所述的具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述势垒层(2)的材料为MgO、HfO、Al₂O₃其中一种，厚度为1～1.5nm。

10.如权利要求1所述的具有高热稳定性的磁隧道结，其特征在于：所述覆盖层(5)的材料为W、Ta、Hf、Mo、Nb、Ru其中一种，厚度为3～8nm。