一种具有高磁电阻效应的双磁性隧道结及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有高磁电阻效应的双磁性隧道结及其制备方法。双磁性隧道结由底电极层、反铁磁层、钴铁合金、绝缘层、金属钌层、顶电极层组成。本发明专利技术采用二氧化硅基片，通过等离子体溅射或磁控溅射、分子束外延生长手段制备成双磁性隧道结。本发明专利技术的优点在于：巧妙的利用双隧道结、金属钌层和两层绝缘层的组合，大幅度地提高双磁性隧道结在室温下的磁电阻效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁性存储
，特别是提供了一种具有高磁电阻效应的双磁性隧道结(英文名为Double Tunnel Junction，以下简称DTJ)及其制备方法。
技术介绍
在二十一世纪的今天，信息产业已经成为重要的支柱产业，而信息的存储是当今信息科学的关键技术之一。大容量信息长期的存储主要是通过磁记录和光记录技术来实现。磁记录虽然已有很长的历史，但仍然是目前信息存储的主要方式。面对日新月异的信息时代，大容量、高速度、高密度和小型化已成为信息存储发展的必然趋势。磁随机存储器(简称MRAM)结合了巨磁电阻(或隧道磁电阻)和芯片集成技术，具有高速存取、超高密度和不挥发等优良特性，无论在军事上还是民用上都有着至关重要的作用，被认为将最终取代目前被广泛运用的磁、光盘技术[K.Inomata，“Present and future of magnetic RAM technology”，IEICETransaction on Electronics，E84-C，740-746，2001]。目前MRAM的存储单元实际上主要是表现出巨磁电阻效应的自旋阀或表现出隧道磁电阻效应的磁性隧道结结构。为了提高MRAM的存储密度，如何有效的提高自旋阀或磁性隧道结的磁电阻效应则成为关键。磁性隧道结通常是由铁磁层/绝缘层/铁磁层这种三明治结构组成，研究表明，采用两个耦合层的双磁性隧道结结构(即铁磁层/绝缘层/铁磁层/绝缘层/铁磁层结构)可以有效的提高磁性隧道结的磁电阻效应。本专利技术利用双磁性隧道结、金属钌层和绝缘层的组合效应，大幅度的提高了磁性隧道结在室温下的磁电阻效应。专利技术内容本专利技术的目的在于提供，通过改变双磁性隧道结的结构，明显提高双磁性隧道结在室温下的磁电阻效应。本专利技术中的双磁性隧道结器件系采用二氧化硅基片，通过等离子体溅射、磁控溅射或者分子束外延生长手段制备而成的一种金属多层膜结构。本专利技术的双磁性隧道结由底电极层、反铁磁层、钴铁合金、绝缘层、金属钉层、顶电极层等9层金属膜组成。具体结构为双磁性隧道结的最底层为1～20纳米厚的金属铜，称为底电极层。从底往上第二层为10～20纳米厚的反铁磁的铱锰合金层。从底往上第三层为铁磁性的钴铁合金，厚度为1～10纳米。从底往上第四层为绝缘层三氧化二铝，厚度为1～2纳米，为第一耦合层。从底往上第五层为铁磁性的钴铁合金，厚度为1～10纳米。从底往上第六层为绝缘层三氧化二铝，厚度为1～2纳米，为第二耦合层。从底往上第七层为铁磁性的钴铁合金，厚度为1～10纳米。从底往上第八层为一层金属钌层，厚度为0.4～1纳米。从底往上第九层为1～20纳米的金属铜，为顶电极层。该隧道结采用双耦合层(即双磁性隧道结)结构，因为金属钌与钴铁合金的界面处形成一种钉/钴合金，该合金强烈散射主自旋电子，使得钌与钴铁合金界面处出现强烈的自旋散射，这种散射会因为另外两个耦合层的存在而大大增强，从而可以大幅度提高隧道结的磁电阻效应。本专利技术的优点在于巧妙的利用双隧道结、金属钌层和两层绝缘层的组合，大幅度地提高隧道结在室温下的磁电阻效应。具体实施例方式实验制备出了六种磁性隧道结器件，具体构成如下表表示 申请人:分别用等离子体溅射、磁控溅射和分子束外延生长等三种方法制备出上述十种结构的隧道结器件共计十八个，通过测试，发现上述所有这些磁性隧道结在室温下的磁电阻效应比通常结构的磁性隧道结要提高2到3倍。具体实施的结果说明了本专利技术可以大幅度的提高磁性隧道结在室温下的磁电阻效应。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高磁电阻效应的双磁性隧道结，其特征在于：由底电极层、反铁磁层、钴铁合金、绝缘层、金属钌层、顶电极层９层金属膜组成；具体结构为：双磁性隧道结的最底层为１～２０纳米厚的金属铜，称为底电极层；从底往上第二层为１０～２０纳米厚的反铁磁的铱锰合金层；从底往上第三层为铁磁性的钴铁合金，厚度为１～１０纳米；从底往上第四层为绝缘层三氧化二铝，厚度为１～２纳米，为第一耦合层；从底往上第五层为铁磁性的钴铁合金，厚度为１～１０纳米；从底往上第六层为绝缘层三氧化二铝，厚度为１～２纳米，为第二耦合层；从底往上第七层为铁磁性的钴铁合金，厚度为１～１０纳米；从底往上第八层为一层金属钌层，厚度为０．４～１纳米；从底往上第九层为１～２０纳米的金属铜，为顶电极层。

【技术特征摘要】
1.一种具有高磁电阻效应的双磁性隧道结，其特征在于由底电极层、反铁磁层、钴铁合金、绝缘层、金属钌层、顶电极层9层金属膜组成；具体结构为双磁性隧道结的最底层为1～20纳米厚的金属铜，称为底电极层；从底往上第二层为10～20纳米厚的反铁磁的铱锰合金层；从底往上第三层为铁磁性的钴铁合金，厚度为1～10纳米；从底往上第四层为绝缘层三氧化二铝，厚度为1～2纳米，为第一耦合层；从底往上第五层为铁磁性的钴...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜勇，于广华，王燕斌，腾蛟，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]