Magnetic element with improved out-of-plane anisotropy for spintronic applications

Élément magnétique à anisotropie hors du plan améliorée pour applications spintroniques

Abstract

L'invention concerne un élément magnétique, des première et seconde interfaces d'une couche libre comportant une couche d'amélioration d'anisotropie (Hk) et une barrière à effet tunnel, respectivement, produisant une anisotropie perpendiculaire de surface améliorée afin de réduire à un minimum un courant de commutation ou d'augmenter une stabilité thermique dans une jonction tunnel magnétique (MTJ). Dans une MTJ ayant une configuration à vanne de spin inférieure où la couche d'amélioration de Hk est un oxyde, la couche de coiffage en contact avec la couche d'amélioration de Hk est choisie pour avoir une énergie libre de formation d'oxyde sensiblement supérieure à celle de l'oxyde. La couche libre peut être une couche unique ou composite constituée d'un alliage riche en Fe tel que Co 20 Fe 60 B 20 . Avec une couche mince libre, l'anisotropie perpendiculaire interfaciale peut dominer l'anisotropie de forme pour générer une magnétisation perpendiculaire aux plans des couches. L'élément magnétique peut faire partie d'un dispositif spintronique ou peut servir de milieu de propagation dans un dispositif de déplacement de paroi de domaine.
A magnetic element is disclosed wherein first and second interfaces of a free layer with an Hk enhancing layer and tunnel barrier, respectively, produce enhanced surface perpendicular anisotropy to lower switching current or increase thermal stability in a magnetic tunnel junction (MTJ). In an MTJ with a bottom spin valve configuration where the Hk enhancing layer is an oxide, the capping layer contacting the Hk enhancing layer is selected to have a free energy of oxide formation substantially greater than that of the oxide. The free layer may be a single layer or composite comprised of an Fe rich alloy such as Co 20 Fe 60 B 20 . With a thin free layer, the interfacial perpendicular anisotropy may dominate the shape anisotropy to generate a magnetization perpendicular to the planes of the layers.

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