JP2010045060A - 共鳴トンネル磁気抵抗効果素子、磁気メモリセル及び磁気ランダムアクセスメモリ - Google Patents
共鳴トンネル磁気抵抗効果素子、磁気メモリセル及び磁気ランダムアクセスメモリ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】不揮発性磁気メモリに、共鳴トンネル磁気抵抗効果素子を装備し、共鳴準位に相当する電圧によりスピントランスファートルクによる書込み方式を適用する。共鳴トンネル磁気抵抗効果素子における障壁層は少なくとも2層3021,3022,3023で構成される。また、強磁性層に量子井戸形成層を隣接した構成を有する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明によるトンネル磁気抵抗効果素子の一例を示す断面模式図である。本実施例のトンネル磁気抵抗効果素子は、スパッタリング法を用いて作製した。このトンネル磁気抵抗効果素子は、電極400側から、配向制御膜300、強磁性固定層301、第一の障壁層3021、第二の障壁層3022、第三の障壁層3023、強磁性自由層303、保護膜304、電極401がこの順に形成され、適当な温度で熱処理することによりTMR比とJcが最適化される。
図5から図8に、実施例2のトンネル磁気抵抗効果素子のシリーズを示す。ここに示す実施例2のシリーズは、実施例1のシリーズで示した3層の障壁層を用いる構成に代えて、異なる2層の障壁層材料3021,3022を用いる構成である。
図13は、本発明によるトンネル磁気抵抗効果素子の他の例を示す断面模式図である。本実施例のトンネル磁気抵抗効果素子は、スパッタリング法を用いて作製した。このトンネル磁気抵抗効果素子は、電極400側から、配向制御膜300、強磁性固定層301、障壁層302、強磁性自由層303、量子井戸形成層600、保護膜304、電極401がこの順に形成され、適当な温度で熱処理することによりTMR比とJcが最適化される。
図16から図18に、実施例4のトンネル磁気抵抗効果素子のシリーズを示す。ここに示す実施例4のシリーズは、前記実施例3のシリーズで示した図13から図15の構成において量子井戸形成層600が、障壁層302と隣接し、強磁性自由層303に接して形成される形態である。
図19は、本発明によるトンネル磁気抵抗効果素子の一例を示す断面模式図である。本実施例のトンネル磁気抵抗効果素子は、スパッタリング法を用いて作製した。このトンネル磁気抵抗効果素子は、電極400側から、配向制御膜300、量子井戸形成層600、強磁性固定層301、障壁層302、強磁性自由層303、保護膜304、電極401がこの順に形成され、量子井戸形成層600が強磁性固定層301に隣接していることが特徴である。本実施例においても、適当な温度で熱処理することによりTMR比とJcが最適化される。
図20は、本発明によるトンネル磁気抵抗効果素子の一例を示す断面模式図である。本実施例のトンネル磁気抵抗効果素子は、スパッタリング法を用いて作製した。このトンネル磁気抵抗効果素子は、電極400側から、配向制御膜300、強磁性固定層301、量子井戸形成層600、障壁層302、強磁性自由層303、保護膜304、電極401がこの順に形成され、量子井戸形成層600が、障壁層302と隣接して、強磁性固定層301に接して形成されていることが特徴である。本実施例においても適当な温度で熱処理することによりTMR比とJcが最適化される。
図27と図28は、本発明による磁気メモリセルの構成例を示す断面模式図である。この磁気メモリセルは、メモリセルとして実施例1から6に示したトンネル磁気抵抗効果素子200を搭載している。
Claims (15)
- エネルギーギャップの異なる少なくとも2層の絶縁膜を積層して形成された障壁層と、
前記障壁層を挟んで設けられた強磁性自由層と強磁性固定層と、
電流を膜面垂直方向に流すための一対の電極とを備え、
前記複数の絶縁膜のエネルギーギャップのうち最も小さなエネルギーギャップに相当する電圧を前記一対の電極に印加し、スピントランスファートルクにより前記強磁性自由層の磁化方向を回転する機能を有するトンネル磁気抵抗効果素子。 - 請求項1記載のトンネル磁気抵抗効果素子において、前記強磁性自由層と強磁性固定層の少なくとも一方は、非磁性層を挟んで設けられた2層の強磁性膜からなり、前記2層の強磁性膜の磁化は反平行結合していることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
- 請求項1記載のトンネル磁気抵抗効果素子において、反強磁性層が前記強磁性固定層に隣接積層されていることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
- 請求項1に記載のトンネル磁気抵抗効果素子において、前記強磁性固定層と前記強磁性自由層は、Co,Fe,Niのうち少なくとも一つの元素とBを含有する体心立方構造の膜を有することを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
- 請求項1記載のトンネル磁気抵抗効果素子において、前記障壁層は、MgO膜及びZnO膜の少なくとも一方を有することを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
- 請求項1記載のトンネル磁気抵抗効果素子において、前記障壁層は、MgO膜とZnO膜を有することを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
- 障壁層と、
前記障壁層を挟んで設けられた強磁性自由層と強磁性固定層と、
前記強磁性自由層と強磁性固定層のいずれか一方に隣接して設けられた量子井戸形成層と、
電流を膜面垂直方向に流すための一対の電極とを備え、
前記量子井戸形成層の共鳴準位電圧に相当する電圧を前記一対の電極に印加し、
スピントランスファートルクにより、前記強磁性自由層の磁化方向を回転する機能を有するトンネル磁気抵抗効果素子。 - 請求項7記載のトンネル磁気抵抗効果素子において、前記強磁性自由層と強磁性固定層の少なくとも一方は、非磁性層を挟んで設けられた2層の強磁性膜からなり、前記2層の強磁性膜の磁化は反平行結合していることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
- 請求項7記載のトンネル磁気抵抗効果素子において、反強磁性層が前記強磁性固定層に隣接積層されていることを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
- 請求項7記載のトンネル磁気抵抗効果素子において、前記強磁性固定層と前記強磁性自由層は、前記強磁性固定層と前記強磁性自由層は、Co,Fe,Niのうち少なくとも一つの元素とBを含有する体心立方構造の膜を有することを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
- 請求項7記載のトンネル磁気抵抗効果素子において、前記量子井戸形成層は、Cr,Ru,Cu,MgO,ZnOの少なくとも一つ含むことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子。
- エネルギーギャップの異なる少なくとも2層の絶縁膜を積層して形成された障壁層と、前記障壁層を挟んで設けられた強磁性自由層と強磁性固定層と、電流を膜面垂直方向に流すための一対の電極とを備え、前記複数の絶縁膜のエネルギーギャップのうち最も小さなエネルギーギャップに相当する電圧を前記一対の電極に印加し、スピントランスファートルクにより前記強磁性自由層の磁化方向を回転する機能を有するトンネル磁気抵抗効果素子と、
前記トンネル磁気抵抗効果素子に流れる電流をオン・オフ制御するスイッチング素子と
を備えることを特徴とする磁気メモリセル。 - 障壁層と、前記障壁層を挟んで設けられた強磁性自由層と強磁性固定層と、前記強磁性自由層と強磁性固定層のいずれか一方に隣接して設けられた量子井戸形成層と、電流を膜面垂直方向に流すための一対の電極とを備え、前記量子井戸形成層の共鳴準位電圧に相当する電圧を前記一対の電極に印加し、スピントランスファートルクにより、前記強磁性自由層の磁化方向を回転する機能を有するトンネル磁気抵抗効果素子と、
前記トンネル磁気抵抗効果素子に流れる電流をオン・オフ制御するスイッチング素子と
を備えることを特徴とする磁気メモリセル。 - 複数の磁気メモリセルと、所望の磁気メモリセルを選択する手段とを備える磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記磁気メモリセルは、エネルギーギャップの異なる少なくとも2層の絶縁膜を積層して形成された障壁層と、前記障壁層を挟んで設けられた強磁性自由層と強磁性固定層と、電流を膜面垂直方向に流すための一対の電極とを備え、前記複数の絶縁膜のエネルギーギャップのうち最も小さなエネルギーギャップに相当する電圧を前記一対の電極に印加し、スピントランスファートルクにより前記強磁性自由層の磁化方向を回転する機能を有するトンネル磁気抵抗効果素子と、前記トンネル磁気抵抗効果素子に流れる電流をオン・オフ制御するスイッチング素子とを備えることを特徴とする磁気メモリセル。 - 複数の磁気メモリセルと、所望の磁気メモリセルを選択する手段とを備える磁気ランダムアクセスメモリにおいて、
前記磁気メモリセルは、障壁層と、前記障壁層を挟んで設けられた強磁性自由層と強磁性固定層と、前記強磁性自由層と強磁性固定層のいずれか一方に隣接して設けられた量子井戸形成層と、電流を膜面垂直方向に流すための一対の電極とを備え、前記量子井戸形成層の共鳴準位電圧に相当する電圧を前記一対の電極に印加し、スピントランスファートルクにより、前記強磁性自由層の磁化方向を回転する機能を有するトンネル磁気抵抗効果素子と、前記トンネル磁気抵抗効果素子に流れる電流をオン・オフ制御するスイッチング素子とを備えることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10109676B2 (en) | 2015-10-15 | 2018-10-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | MTJ structures including magnetism induction pattern and magnetoresistive random access memory devices including the same |
Citations (3)
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JP2007305610A (ja) * | 2006-05-08 | 2007-11-22 | Tohoku Univ | トンネル磁気抵抗素子、不揮発性磁気メモリ、発光素子および3端子素子 |
JP2008160031A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Sony Corp | 記憶素子及びメモリ |
JP2009512204A (ja) * | 2005-10-14 | 2009-03-19 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | 磁気抵抗トンネル接合素子およびmramへのその適用 |
-
2008
- 2008-08-08 JP JP2008205905A patent/JP5030888B2/ja active Active
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