CN112582531A - 一种磁性存储器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种磁性存储器以及磁性存储器的制备方法。所述磁性存储器包括重金属层、金属薄膜层以及磁性隧道结(MTJ)层。所述金属薄膜层位于所述重金属层和所述MTJ层之间，所述重金属层的材料的自旋轨道耦合效应强于所述金属薄膜层的材料的自旋轨道耦合效应。

Description

一种磁性存储器及其制备方法

技术领域

本申请涉及存储技术领域，尤其涉及一种磁性存储器及其制备方法。

背景技术

自旋轨道力矩-磁随机存储器(SOT-MRAM)是一种下一代非易失性的磁性随机访问存储器。它是利用自旋流驱动磁性材料中磁畴的翻转或运动实现存储数据的一种自旋电子学器件。其基本结构为三层结构的磁性隧道结(MTJ)加上一个自旋轨道耦合比较强的重金属层。在向SOT-MRAM写入数据时，可以向重金属层施加写电流，利用重金属层的材料的自旋霍尔效应产生的自旋流，来翻转MTJ中的自由层的磁畴方向，从而使MTJ层中的自由层的磁畴方向与所述MTJ层中的固定层中的磁畴方向相同或相反，以表示写入的数据为“0”或“1”。SOT-MRAM的优点在于，写数据时，由于写电流不需要流过MTJ，提高了MTJ的使用寿命。

实验证明，在相同的写电流的作用下，金属材料的自旋霍尔系数越高，产生的自旋流越大。换一种表达方式，在产生相同的自旋流的情况下，金属材料的自旋霍尔系数越高，所需的写电流越低，器件的能耗越低。因此，目前，SOT-MRAM的设计方案主要是利用具有高自旋霍尔系数的重金属材料(例如，铂Pt，钨W,钽Ta)作为重金属层，以获得更高的自旋流。然而，SOT-MRAM材料的自旋霍尔系数由重金属层的材料本身及其制备条件决定，很难进一步提高。如何进一步提高SOT-MRAM材料的自旋霍尔系数，来减低器件能耗，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供的一种磁性存储器及其制备方法，能够提升重金属自旋霍尔系数，降低写入电流。

第一方面，本发明实施例提供了一种磁性存储器。包括重金属层、金属薄膜层、磁性隧道结(MTJ)层，其中，所述金属薄膜层位于所述重金属层和所述MTJ层之间，所述重金属层的材料的自旋轨道耦合效应强于所述金属薄膜层的材料的自旋轨道耦合效应。

本发明实施例提供的磁性存储器，通过在重金属层和MTJ层之间加入了具有弱自旋轨道耦合特性的金属薄膜层，所述金属薄膜层起到了匹配所述重金属层与所述MTJ层中的磁性层(例如MTJ层中的自由层)之间的自旋电导的作用，能够增大到达MTJ层的自旋流，提高自旋流传导的效率。在对本发明实施例提供的磁性存储器进行读写操作时，即使对所述磁性存储器施加较小的电压，也能成功完成相应的操作，从而能够减少所述磁性存储器的读写功耗。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在向第一方面所述的磁性存储器所述重金属层用于在施加电压使，产生自旋流。所述金属薄膜层用于将所述自旋流传导到所述MTJ层。所述MTJ层用于在所述自旋流的作用下存储数据。

在又一种可能的实现方式中，所述金属薄膜层包括下述至少一种金属材料：铝Al、钛Ti、铬Cr、铜Cu、铪Hf、镁Mg、银Ag。

在又一种可能的实现方式中，所述金属薄膜层的厚度的范围为大于0nm小于5nm。

在又一种可能的实现方式中，所述金属薄膜层的厚度的范围为大于等于0.3nm且小于等于3nm。

在又一种可能的实现方式中，所述重金属层的厚度大于所述金属薄膜层的厚度。

在又一种可能的实现方式中，所述重金属层包括下述至少一种材料：钨W、铂Pt、钽Ta、镍Ni。

在又一种可能的实现方式中，所述重金属层包括下述至少一种材料：铋Bi、硒Se、碲Te、锑Sb元素的化合物。例如，所述重金属层可以包括硒化铋Bi2Se3、碲化铋Bi2Te3、锑化铋Bi2Sb3或二碲化钨WTe2等化合物。

第二方面，本发明实施例提供了一种磁性存储器的制备方法。用于制备如上述第一方面或第一方面的任意一种实现方式中所述的磁性存储器。根据该方法，可以在磁控溅射仪主腔内依次生长重金属层、金属薄膜层、以及磁性隧道结(MTJ)层。

在一种可能的实现方式中，所述磁控溅射仪主腔的气压为3×10^-3托。

第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算指令，当计算设备执行所述计算指令时，用于执行如上述第二方面或第二方面的任意一种实现方式中所述的磁性存储器的制备方法，以制备出如上述第一方面或第一方面的任意一种实现方式中所述的磁性存储器。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，包括程序代码，所述程序代码包括的指令被计算机所执行，用于执行如上述第二方面或第二方面的任意一种实现方式中所述的磁性存储器的制备方法，以制备出如上述第一方面或第一方面的任意一种实现方式中所述的磁性存储器。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明实施例提供的一种自旋轨道力矩-磁随机存储器SOT-MRAM结构示意图；

图2A和图2B为本发明实施例提供的一种向SOT-MRAM写入数据的示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种SOT-MRAM结构示意图；

图4-图7为本发明实施例提供的一种SOT-MRAM的制造方法示意图；

图8为本发明实施例提供的一种重金属层到自由层自旋霍尔系数变化数据图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

为了更清楚的描述本发明实施例，首先对本发明实施例所涉及的几个概念进行说明。本领域技术人员可以知道，在量子力学里，一个粒子因为自旋与轨道运动而产生的作用，称为自旋-轨道作用(Spin–orbit interaction)，也可以称作自旋-轨道效应或自旋-轨道耦合。自旋轨道耦合效应是指耦合电子的自旋自由度和它的轨道自由度之间的关系。这种关系提供了一种新的方式来控制电子自旋，即可以通过外加电场或门电压来控制和操纵电子的自旋，进而实现自旋电子器件。自旋轨道耦合效应的本质是外电场对运动自旋磁矩的作用，自旋轨道耦合同时也是一个相对论的效应。在本发明实施例中，可以将电子云层分布在五层及五层以上，且第五层轨道中s层、p层电子云全部充满的元素称为具有强自旋规定耦合效应的元素。将电子云层分布在4层及4层以内的元素称为具有弱自旋规定耦合效应的元素。实际应用中，通常原子系数在37以下的元素被认为是具有弱自旋轨道耦合效应的元素。原子序数或质子数在50以上的元素被认为是具有强自旋轨道耦合效应的元素。相应的，可以将包含具有强自旋轨道耦合效应的元素的材料称为具有强自旋轨道耦合效应的材料，将包含具有弱自旋轨道耦合效应的元素的材料称为具有弱自旋轨道耦合效应的材料。通常，重金属的自旋轨道耦合效应较强，而轻金属的自旋轨道耦合效应较弱。

霍尔效应(Hall effect)是指当电流通过磁场中的导体时，在垂直于电流和磁场方向的导体两侧会出现电势差，这一现象被称为霍尔效应。自旋霍尔效应是指在没有外加磁场作用的情况下，自旋方向不同的电子沿着垂直于电流的方向产生偏转，从而产生了垂直方向的自旋流。本领域技术人员可以知道，自旋霍尔效应是自旋轨道耦合效应的一种物理现象。具有强自旋轨道耦合效应的元素在电、微波或光的辅助驱动下，能够产生自旋霍尔效应。自旋霍尔系数能够决定自旋霍尔效应的强弱，实际应用中，自旋霍尔系数越大，自旋霍尔效应越强。自旋霍尔效应和电子的自旋密切相关。由于电子的自旋和电荷一样，可以用来储存和传递信息，且自旋霍尔效应中的电流几乎没有能量损失，因此被用于研究新的电子元器件。本发明实施例所描述的自旋轨道力矩-磁随机存储器(SOT-MRAM)就是利用自旋流驱动磁性材料中磁畴的翻转或运动实现存储数据的一种自旋电子学器件。

需要说明的是，为了描述方便，下面的实施例均是以SOT-MRAM为例对本发明实施例提供的磁性存储器进行说明。然而，本发明实施例中的结构并不限于SOT-MRAM，本发明实施例可以应用于通过自旋流驱动磁性材料中磁畴的翻转或运动实现存储数据的任意一种自旋电子学存储器件。

图1为本发明实施例提供的一种自旋轨道力矩-磁随机存储器SOT-MRAM结构示意图。如图1所示，SOT-MRAM可以包括底部的具有强自旋轨道耦合的重金属层102，在重金属层102上面是磁性隧道结(MTJ)层106，在MTJ层106的上部为覆盖层108。本领域技术人员可以知道，磁性隧道结是指在两块铁磁薄片层之间夹一层厚度约为1nm-3nm的极薄绝缘层，构成所谓的结元件。MTJ层106的一般结构为包括铁磁层、非磁绝缘层以及铁磁层(FM/I/FM)的三明治结构。当两个磁性层(即铁磁层)的磁化方向相同或者相反，导致了整个器件的电阻发生较大的变化。可以理解的是，在本发明实施例中，磁化方向相同也可以被称为磁化方向处于平行状态，磁化方向相反也可以被称为磁化方向处于反平行状态。如图1所示，MTJ层106可以包括自由层103、隧穿层104、和固定层105。通常，自由层103的材料可以包括化合物钴-铁-硼CoFeB，遂穿层104的材料可以包括镁氧MgO化合物，固定层的材料也可以包括化合物CoFeB及具有钴Co、钌Ru、铂Pt等元素的铁磁金属化合物。CoFeB是一种重要的半金属磁性材料，理论计算证明其具有100％的自旋极化率，因此被作为MTJ层106中重要的电极材料。在MTJ层106的上部为覆盖层108，一般覆盖层108可以使用钽Ta等材料制成的多层薄膜。

当向SOT-MRAM写入数据时，可以使电流经由重金属层102通过，从而可以利用重金属层102材料的自旋霍尔效应，翻转MTJ层106中的自由层103的材料的磁畴方向，通过自由层103与固定层105中磁畴方向相同或相反来表征数据中的“0”或“1”。具体的，当在重金属层102通过横向电流时，在重金属层的垂直方向上会产生自旋流，从而自旋流会翻转自由层103中的磁畴方向，使自由层103和固定层105中的磁畴方向相反或相同。从而能够表征数据中的“0”或“1”。例如，如图2A所示，在向SOT-MRAM写入数据时，可以向重金属层102施加写入电压V1。当写入电压V1大于0时，可以使改变自由层103中的磁畴方向，使自由层103中的磁畴方向与固定层105中的磁畴方向相反，MTJ层106呈现高阻态。实际应用中，可以将MTJ层106呈现高阻态时，指示写入MTJ层106的数据为“1”。如图2B所示，当写入电压V1小于0时，自由层103中的磁畴方向与固定层105中的磁畴方向相同，MTJ层106呈现低阻态。类似的，当MTJ层106呈现低阻态时，可以用于指示写入MTJ层106的数据为“0”。对SOT-MRAM进行读取数据的操作时，可以利用电压控制MTJ层106中自由层103与固定层105中材料的磁畴方向，使自旋流经过MTJ层106，从而读取数据。

实际应用中发现，在产生相同大小的自旋流的情况下，重金属层102的材料的自旋霍尔系数越大，则所需的写电流越小。因此，为了降低SOT-MRAM的写入能耗，在本发明实施例中可以采用较高自旋霍尔系数的材料来制作SOT-MRAM的重金属层102，以提升图1所示的SOT-MRAM的自旋霍尔系数，降低写功耗。需要说的是，本发明实施例中，自旋霍尔系数指的是材料的垂直方向自旋流同流过材料的电荷电流的比值。自旋霍尔系数越大，代表材料产生的自旋流的效率越高。

然而，由于SOT-MRAM中的金属材料的自旋霍尔系数由金属材料本身及其制备条件决定，这种提升自旋霍尔系数的方式有一定的瓶颈，很难进一步提升。为了进一步提升SOT-MRAM的金属材料的自旋霍尔系数，降低SSOT-MRAM的写入能耗，本发明实施例提出了另外一种结构的SOT-MRAM。

如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种磁性存储器的结构示意图，图3所示的存储器也以SOT-MRAM为例。图3提供的SOT-MRAM结构与图1所示的SOT-MRAM的结构的区别在于，图3所示的SOT-MRAM在重金属层102与自由层103之间***了具有弱自旋轨道耦合效应的金属薄膜层110。如图3所示，图3所示的SOT-MRAM结构自底层而上可以分别包括：重金属层102、金属薄膜层110、隧道结(MTJ)层106以及覆盖层108。其中，隧道结层106可以包括自由层103、隧穿层104与固定层105。

在图3所示的SOT-MRAM300的结构中，重金属层102可以包括金属钨W、铂Pt、钽Ta、镍Ni等具有强自旋轨道耦合效应的重金属。重金属层102还可以是包括铋Bi、硒Se、碲Te、锑Sb等元素的化合物。例如，重金属层102可以包括硒化铋Bi2Se3、碲化铋Bi2Te3、锑化铋Bi2Sb3或二碲化钨WTe2等化合物。实际应用中，重金属层102的厚度可以为5-20纳米(nm)。金属薄膜层110可以包括具有弱自旋轨道耦合效应的轻金属，例如，金属薄膜层110可以是铝Al、钛Ti、铬Cr、铜Cu、铪Hf、镁Mg、银Ag等金属。金属薄膜层110的厚度通常可以在0nm-5nm之间，优选的，金属薄膜层110的厚度可以在0.3nm-3nm之间。需要说明的是，本发明实施例中提供的重金属层102的材料为具有强自旋轨道耦合效应的重金属或化合物，金属薄膜层110的材料为具有弱自旋轨道耦合效应的轻金属或化合物。

图3所示的隧道结(MTJ)层106和覆盖层108的结构和材料可以和图1所示的隧道结(MTJ)层106类似。所述MTJ层用于在对所述重金属层施加电压时，通过所述MTJ层中的自由层与固定层的磁畴方向表示存储的数据。在MTJ层106可以包括自由层103、遂穿层104和固定层105。自由层103的材料一般为铁磁金属材料，自由层103的材料通常可以自由选择包括铬Cr、锰Mn、钴Co、铁Fe以及镍Ni等金属构成的化合物。例如，自由层103的材料可以包括混合金属材料钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB、镍铁合金NiFe等。隧穿层104可以包括氧化镁MgO、氧化铝Al2O3、二氧化硅SiO2、铝酸镁MgAl2O4等金属氧化物以及新型二维材料氮化硼hBN等。隧穿层104的厚度一般可以为0-5nm。固定层105的材料和自由层103的材料类似，可以选择由铬Cr、锰Mn、钴Co、铁Fe以及镍Ni构成的组合中的金属构成的化合物。例如，固定层105可以包括钴铁CoFe，钴铁硼CoFeB，镍铁合金NiFe等混合金属材料。覆盖层108可以包括钽Ta、钨W、铂Pt、钌Ru、钴Co、铁Fe等金属。覆盖层108可以是厚度为2nm的金属薄膜。

在本发明实施例中，自由层103的厚度可以为0nm-20nm之间，隧穿层104的厚度可以为0nm-5nm之间，固定层105的厚度可以为0nm-20nm之间，覆盖层108的厚度一般为0nm-20nm之间。例如，自由层103的厚度可以为5nm，隧穿层104的厚度可以为2nm，固定层105的厚度可以为5nm，覆盖层108的厚度可以为2nm。在本发明实施例中，不对SOT-MRAM300中各层的厚度进行具体限定。

可以理解的是，本发明实施例提供的SOT-MRAM300中，重金属层102、MTJ层106和覆盖层108的材料和结构与现有技术中SOT-MRAM的材料和结构类似，本发明实施例不对重金属层102、MTJ层106和覆盖层108的材料和厚度进行具体的限定。

本发明实施例提供的SOT-MRAM 300在工作过程中，可以通过向重金属层102施加电压，重金属层102在电压的作用下产生自旋流。金属薄膜层110用于将重金属层102产生的自旋流传导到所述MTJ层106。MTJ层106用于在所述自旋流的作用下存储数据。具体的，自旋流可以翻转MTJ层106中自由层103的磁畴，使得MTJ层106中的自由层103和固定层105的磁畴同向平行或反向平行运动，从而用于指示存储的数据“0”或“1”。例如，如图2A和图2B所示，可以在自由层103和固定层105的磁畴方向相同(或同向平行)时用于指示存储的数据为“0”，在自由层103和固定层105的磁畴方向相反(或反向平行)时用于指示存储的数据为“1”。实际应用中，也可以将自由层103和固定层105的磁畴同向平行时用于指示存储的数据为“1”，将自由层103和固定层105的磁畴反向平行时用于指示存储的数据为“0”。在此不进行限定。类似的，在读数据的过程中，也可以利用通过向重金属层102施加电压控制MTJ层106中自由层103与固定层105中材料的磁畴方向，使自旋流经过MTJ层106，从而读取数据。

本发明实施例提供的磁性存储器，由于在重金属层102与MTJ层106之间***了一层较薄的金属薄膜层110。由于***的金属薄膜层110具有弱自旋轨道耦合特性，起到了匹配重金属层102与MTJ层106中的磁性层(例如自由层103)之间的自旋电导的作用，提高了自旋流传导的效率。从而提高了从重金属层102到MTJ层106之间的有效的自旋流转换系数。也就是说，增加的金属薄膜层110提高了重金属层102和金属薄膜层110整体的自旋霍尔系数，增大了到达MTJ层106中的自由层103的自旋流，使得重金属层102更容易驱动自由层103中磁畴翻转。因此，本发明实施例提供的磁性存储器在通过在采用高自旋霍尔系数的材料的基础上，还能通过重金属层和MTJ层之间***的金属薄膜层进一步提升了自旋传导效率，从而使得重金属层产生自旋流的传导效率更高。也就是说，即使施加在重金属层的电压较小，也能够有较多的自旋流传导到MTJ层106，成功完成写操作或读操作，从而本发明实施例提供的磁性存储器能够降低读写功耗。

下面将对本发明实施例提供的磁性存储器SOT-MRAM的制造方法进行详细描述。图4-图7为本发明实施例提供的SOT-MRAM的制造方法示意图。在制造本发明实施例提供的SOT-MRAM的过程中，需使磁控溅射仪主腔的气压稳定在3×10^-3托(torr)的情况下，开始生长相应层的薄膜材料。本领域技术人员可以知道，磁控溅射是物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition，PVD)的一种。具体的，可以在磁控溅射仪主腔的真空度达到2×10^-8托(torr)以下后，通过打开气体流量计向磁控溅射仪中通入纯氩气Ar，使主腔气压稳定在3×10^-3torr。在生长薄膜材料的过程中，如图4所示，可以先在磁控溅射仪主腔内的硅Si衬底或二氧化硅SiO2衬底101基片上沉积金属钨W，以便在衬底上形成重金属层102。通常衬底101的厚度可以为300nm，重金属层102中钨W的厚度可以为5nm-10nm。然后，在重金属层102上沉积具有弱自旋轨道耦合效应的轻金属，例如，如图5所示，可以在钨W上沉积铝Al、钛Ti、铬Cr、铜Cu等轻金属材料以形成金属薄膜层110。实际应用中，金属薄膜层110的厚度可以在0.6nm-2nm之间。进一步的，可以在金属薄膜层110上开始生长MTJ层的材料。具体的，如图6所示，可以在金属薄膜层110上依次沉积自由层103钴铁硼CoFeB、隧穿层104氧化镁MgO与固定层105钴铁硼CoFeB。其中，自由层103的厚度可以为5nm，隧穿层104的厚度可以为2nm，固定层105的厚度可以为5nm。最后，如图7所示，可以进行顶部覆盖层108材料的沉积，例如，可以沉积金属钽Ta薄膜作为覆盖层108。金属钽Ta薄膜的厚度可以为2nm。通过图4-图7所示的方法，可以制造出如图3所示的SOT-MRAM。可以理解的是，图4-图7中各层的金属材料和厚度只是一种示例，本发明实施例并不对制造SOT-MRAM过程中选择的金属材料以及各层的厚度进行具体限定。

在本发明实施例中，通过相应电学与磁学测量方法表明，以金属铜Cu为例，在重金属层和MTJ层中的自由层之间***约1.5nm厚的Cu薄膜后，重金属钨W层所测量到的自旋霍尔系数可增加30％，即可以提高30％的自旋流。***后的金属薄膜层，起到了匹配重金属层与磁性层之间的自旋电导的作用，提高了自旋传导的效率，从而提高了到达MTJ中的磁性层的自旋流的大小，使得重金属层更容易驱动自由层中磁畴的翻转。图8为在重金属层和自由层间***铜薄膜后，重金属层到自由层自旋霍尔系数变化数据图。图中横轴坐标是生长的Cu薄膜的厚度，纵轴坐标是自旋霍尔系数。如图所示，在***的铜厚度在0.8-1.2nm后，重金属W层的自旋霍尔系数得到了约40％的提高。

本发明实施例提供的SOT-MRAM，通过在重金属层和铁磁层中加入了非磁性的具有弱自旋轨道耦合特性的非磁性金属材料，进而达到了提升自旋霍尔系数，降低写入电流大小的作用。具体的，通过在SOT-MRAM的重金属层与自由层中间***弱自旋轨道耦合金属薄膜层，降低了重金属层与磁性层之间的自旋电导不匹配的问题，从而提高了从重金属层实际上到达磁性层的自旋流的大小。进而可以进一步减小SOT-MRAM在写入数据时所需要的电压。根据相关实验测试表明，通过在重金属层和自由层之间***自旋轨道耦合效应较小的金属薄膜层，重金属层的自旋流的转换效率可提高30％，从而能够达到降低功耗的目的。

本发明实施例还提供一种用于实现本发明实施例提供的磁性存储器制备方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令用于执行前述磁性存储器制备方法的方法流程，以制备出上述图3所示的磁性存储器。本领域普通技术人员可以理解，前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、随机存储器(random-access memory，RAM)、固态硬盘(solid state disk，SSD)或者非易失性存储器(non-volatile memory)等各种可以存储程序代码的非短暂性的(non-transitory)机器可读介质。

需要说明的是，本申请所提供的实施例仅仅是示意性的。所属领域的技术人员可以清楚的了解到，为了描述的方便和简洁，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本发明实施例、权利要求以及附图中揭示的特征可以独立存在也可以组合存在。在本发明实施例中以硬件形式描述的特征可以通过软件来执行，反之亦然。在此不做限定。

Claims (16)

1.一种磁性存储器，其特征在于，包括：重金属层、金属薄膜层、以及磁性隧道结(MTJ)层，其中，所述金属薄膜层位于所述重金属层和所述MTJ层之间，所述重金属层的材料的自旋轨道耦合效应强于所述金属薄膜层的材料的自旋轨道耦合效应。

2.根据权利要求1所述的磁性存储器，其特征在于：

所述重金属层，用于在施加电压时，产生自旋流；

所述金属薄膜层，用于将所述自旋流传导到所述MTJ层；

所述MTJ层，用于在所述自旋流的作用下存储数据。

3.根据权利要求1或2所述的磁性存储器，其特征在于，所述金属薄膜层包括下述至少一种金属材料：铝Al、钛Ti、铬Cr、铜Cu、铪Hf、镁Mg、银Ag。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的磁性存储器，其特征在于，所述金属薄膜层的厚度的范围为大于0nm小于5nm。

5.根据权利要求4所述的磁性存储器，其特征在于，所述金属薄膜层的厚度的范围为大于等于0.3nm且小于等于3nm。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的磁性存储器，其特征在于，所述重金属层的厚度大于所述金属薄膜层的厚度。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的磁性存储器，其特征在于，所述重金属层包括下述至少一种材料：钨W、铂Pt、钽Ta、镍Ni。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的磁性存储器，其特征在于，所述重金属层包括下述至少一种材料：铋Bi、硒Se、碲Te、锑Sb元素的化合物。

9.一种磁性存储器的制备方法，其特征在于，包括：

在磁控溅射仪主腔内依次生长重金属层、金属薄膜层、以及磁性隧道结(MTJ)层，其中，所述金属薄膜层位于所述重金属层和所述MTJ层之间，所述重金属层的材料的自旋轨道耦合效应强于所述金属薄膜层的材料的自旋轨道耦合效应。

10.根据权利要求9所述的磁性存储器的制备方法，其特征在于：所述磁控溅射仪主腔的气压为3×10^-3托。

11.根据权利要求9或10所述的磁性存储器的制备方法，其特征在于，所述金属薄膜层包括下述至少一种金属材料：铝Al、钛Ti、铬Cr、铜Cu、铪Hf、镁Mg、银Ag。

12.根据权利要求9-11任意一项所述的磁性存储器的制备方法，其特征在于：所述金属薄膜层的厚度的范围为大于0nm小于5nm。

13.根据权利要求12所述的磁性存储器的制备方法，其特征在于：所述金属薄膜层的厚度的范围为大于等于0.3nm且小于等于3nm。

14.根据权利要求9-13任意一项所述的磁性存储器的制备方法，其特征在于：所述重金属层的厚度大于所述金属薄膜层的厚度。

15.根据权利要求9-13任意一项所述的磁性存储器的制备方法，其特征在于：所述重金属层包括下述至少一种材料：钨W、铂Pt、钽Ta、镍Ni。

16.根据权利要求9-13任意一项所述的磁性存储器的制备方法，其特征在于：所述重金属层包括下述至少一种：包含铋Bi、硒Se、碲Te、锑Sb元素的至少一种化合物。

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