[发明专利]一种磁性存储单元及磁性存储器

说明书

本发明公开一种磁性存储单元及磁性存储器，其中一种磁性存储单元包括上电极、钉扎层、耦合层、固定磁性层、隧穿势垒层、自由磁性层和下电极，上电极、钉扎层、耦合层、固定磁性层、隧穿势垒层、自由磁性层和下电极依次堆叠设置，耦合层用于使得固定磁性层和钉扎层形成反铁磁耦合，钉扎层用于消除固定磁性层对自由磁性层的杂散场，且钉扎层内设置有材料掺杂区。通过设置钉扎层能够消除固定磁性层对自由磁性层的杂散场，在钉扎层内设置材料掺杂区，能够使得自由磁性层所受杂散场在温度变化下始终保持很小的值。

技术领域

本发明涉及磁性存储器技术领域，特别涉及一种磁性存储单元及磁性存储器。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)被认为是未来的固态非易失性记忆体，它具有高速读写、大容量以及低能耗等特点。磁性随机存储器会产生杂散场，杂散场会给磁性随机存储器造成不利影响。相关技术中，通过增加多层人工反铁磁层减少杂散场。但温度对杂散场的影响很大，该相关技术无法消除在MRAM中温度依存性的杂散场，无法使杂散场在温度变化下始终保持很小的值。

发明内容

基于此，有必要提供一种磁性存储单元及磁性存储器，能够解决相关技术中无法消除在MRAM中温度依存性的杂散场，无法使杂散场在温度变化下始终保持很小的值的技术问题。

本发明提供的一种磁性存储单元，包括上电极、钉扎层、耦合层、固定磁性层、隧穿势垒层、自由磁性层和下电极，所述上电极、所述钉扎层、所述耦合层、所述固定磁性层、所述隧穿势垒层、所述自由磁性层和所述下电极依次堆叠设置，所述耦合层用于将所述固定磁性层和所述钉扎层形成反铁磁耦合，所述钉扎层用于消除所述固定磁性层对所述自由磁性层的杂散场，且所述钉扎层内设置有材料掺杂区。

进一步地，所述材料掺杂区设置为多个，多个所述材料掺杂区均匀布设于所述钉扎层内。

进一步地，所述材料掺杂区为合金材料。

进一步地，所述材料掺杂区的材料包括钒、铬、铜、铌、钼、钌、铑、钽、钨、铼、铱、铌、锆、钇、铁、镍、钴、硼、碳、氮、氧、钕、铕、钆、铽、镝、钬、锰、铝、硅、磷、镓、锗、砷、铟、锡、锑的其中一种或多种组合。

进一步地，所述钉扎层的材料包括铁磁材料、反铁磁材料或亚铁磁材料。

进一步地，所述固定磁性层的材料包括铁磁材料、反铁磁材料或亚铁磁材料。

进一步地，所述自由磁性层的材料包括铁磁材料、反铁磁材料或亚铁磁材料。

进一步地，所述隧穿势垒层的材料为金属氧化物。

进一步地，所述耦合层的材料包括钒、铬、铜、铌、钼、钌、铑、钽、钨、铼、铱的其中一种或多种组合。

本发明还提供一种磁性存储器，包括上述磁性存储单元。

本发明提供的一种磁性存储单元及磁性存储器，磁性存储单元包括依次设置的上电极、钉扎层、耦合层、固定磁性层、隧穿势垒层、自由磁性层和下电极，通过设置钉扎层能够消除固定磁性层对自由磁性层的杂散场，在钉扎层内设置材料掺杂区，能够使得自由磁性层所受的杂散场在温度变化下始终保持很小的值。杂散场的大小与固定磁性层和钉扎层的饱和磁化强度成正比。但是因为固定磁性层和钉扎层的结构材料的差异，饱和磁化强度随温度的变化并非同步，如图3(a)所示，所以导致杂散场随温度变化产生变化，并且温度变化越大，杂散场的偏移量越大，如图4虚线所示。通过在钉扎层内设置材料掺杂区，可以使钉扎层的饱和磁化强度随温度的变化的趋势发生变化，再精确控制预设的材料掺杂区的量，可以使固定磁性层和钉扎层的饱和磁化强度随温度的变化一致，如图3(b)所示。最终可以使杂散场保持在很小的值(约等于0)并且不随温度发生变化，如图4实线所示。

附图说明