公开(公告)号：US09142758B2

公开(公告)日：2015-09-22

申请号：US13495830

申请日：2012-06-13

申请人： Dmytro Apalkov ,  Xueti Tang ,  Mohamad Towfik Krounbi ,  Vladimir Nikitin

发明人： Dmytro Apalkov ,  Xueti Tang ,  Mohamad Towfik Krounbi ,  Vladimir Nikitin

IPC分类号： G11C11/16 ,  H01L43/08 ,  H01L27/22

CPC分类号： H01L43/08 ,  G11C11/161 ,  H01L27/228

摘要： A method and system provide a magnetic junction usable in a magnetic device. The magnetic junction includes a first pinned layer having a first pinned layer magnetization, a first nonmagnetic spacer layer, and a free layer having an easy axis. The first nonmagnetic spacer layer is between the first pinned layer and the free layer. The magnetic junction is configured such that the free layer is switchable between a plurality of stable magnetic states when a write current is passed through the magnetic junction and such that the free layer employs precessional switching.

摘要翻译： 一种方法和系统提供可用于磁性装置的磁结。 磁结包括具有第一固定层磁化的第一被钉扎层，第一非磁性间隔层和具有易轴的自由层。 第一非磁性间隔层位于第一被钉扎层和自由层之间。 磁结被配置为使得当写入电流通过磁结并且使得自由层采用进动切换时，自由层可在多个稳定磁状态之间切换。

公开(公告)号：US09087633B2

公开(公告)日：2015-07-21

申请号：US13334045

申请日：2011-12-21

申请人： Alexey Vasilyevitch Khvalkovskiy ,  Vladimir Nikitin ,  Dmytro Apalkov ,  Mohamad Towfik Krounbi

发明人： Alexey Vasilyevitch Khvalkovskiy ,  Vladimir Nikitin ,  Dmytro Apalkov ,  Mohamad Towfik Krounbi

IPC分类号： H01F10/32 ,  H01L43/10 ,  H01L43/08 ,  G11C11/16

CPC分类号： H01F10/3263 ,  G11C11/161 ,  H01F10/3236 ,  H01F10/3272 ,  H01F10/3286 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10

摘要： A magnetic device has a contact structure including a magnetic material therein. The contact structure is magnetostatically and/or electrically coupled to a magnetic element such as one having a magnetic tunneling junction (MTJ) multilayer structure. The magnetic material included in the contact structure is configured to compensate for an offset field acting on the free layer of the magnetic element by reference layers of the magnetic element.

摘要翻译： 磁性装置具有包括磁性材料的接触结构。 接触结构是磁性地和/或电耦合到诸如具有磁性隧道结（MTJ）多层结构的磁性元件的磁性元件。 包括在接触结构中的磁性材料被配置为通过磁性元件的参考层补偿作用在磁性元件的自由层上的偏移场。

公开(公告)号：US20150200357A1

公开(公告)日：2015-07-16

申请号：US13604182

申请日：2012-09-05

申请人： Mohamad Towfik Krounbi ,  Dmytro Apalkov ,  Vladimir Nikitin ,  Alexander A.G. Driskill-Smith

发明人： Mohamad Towfik Krounbi ,  Dmytro Apalkov ,  Vladimir Nikitin ,  Alexander A.G. Driskill-Smith

IPC分类号： H01L43/12 ,  H01L43/08 ,  H01L43/02

CPC分类号： H01L43/12 ,  G11C11/161 ,  G11C11/5607 ,  H01L27/228 ,  H01L43/02 ,  H01L43/08

摘要： A magnetic device including memory cells is provided. Each memory cell can store multiple bits corresponding to multiple data storage layers. Desired spacing(s) and desired junction angle(s) for the data storage layers are determined in each memory cell. The desired junction angle(s) and the desired spacing(s) correspond to spin transfer switching currents for the data storage layers having. A magnetoresistive stack including plurality of layers for each of the memory cells is deposited. The memory cells include the data storage layers. A data storage layer layers is spaced apart from nearest data storage layer(s) by a distance corresponding to the desired spacing(s). A mask corresponding to the memory cells is provided on the layers. The memory cells are defined such that each memory cell has the desired junction angle(s) and the desired spacing(s) and such that the data storage layers for each of the memory cells is self-aligned.

摘要翻译： 提供包括存储单元的磁性装置。 每个存储器单元可以存储对应于多个数据存储层的多个位。 在每个存储单元中确定数据存储层的期望间隔和所需的结合角度。 期望的结角和期望的间隔对应于具有数据存储层的自旋转移开关电流。 存储包括用于每个存储器单元的多个层的磁阻堆叠。 存储单元包括数据存储层。 数据存储层层与最近的数据存储层间隔一段与期望间隔相对应的距离。 在层上提供对应于存储单元的掩模。 存储器单元被定义为使得每个存储器单元具有期望的结合角和期望的间隔，并且使得每个存储器单元的数据存储层是自对准的。

公开(公告)号：US08890267B2

公开(公告)日：2014-11-18

申请号：US13691873

申请日：2012-12-03

申请人： Dmytro Apalkov ,  Vladimir Nikitin ,  Mohamad Towfik Krounbi

发明人： Dmytro Apalkov ,  Vladimir Nikitin ,  Mohamad Towfik Krounbi

IPC分类号： H01L27/22 ,  H01L43/08 ,  G11C11/16

CPC分类号： H01L27/222 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1675 ,  G11C11/5607 ,  H01L43/08 ,  H01L43/12

摘要： A method and system provide a magnetic junction usable in a magnetic device. The magnetic junction includes a pinned layer, a nonmagnetic spacer layer, and a free layer. The nonmagnetic spacer layer is between the pinned layer and the free layer. The free layer has a gradient in a critical switching current density (Jc0) such that a first Jc0 of a first portion of the free layer is lower than a second Jc0 of a second portion of the free layer. The second portion of the free layer is further from the nonmagnetic spacer layer than the first portion is. The magnetic junction is configured such that the free layer is switchable between a plurality of stable magnetic states when a write current is passed through the magnetic junction.

摘要翻译： 一种方法和系统提供可用于磁性装置的磁结。 磁结包括钉扎层，非磁性间隔层和自由层。 非磁性间隔层位于被钉扎层和自由层之间。 自由层具有临界开关电流密度（Jc0）的梯度，使得自由层的第一部分的第一Jc0低于自由层的第二部分的第二部分Jc0。 自由层的第二部分比第一部分更远离非磁性间隔层。 磁结被配置为使得当写入电流通过磁结时，自由层可在多个稳定磁状态之间切换。

公开(公告)号：US08697484B2

公开(公告)日：2014-04-15

申请号：US13332093

申请日：2011-12-20

申请人： Dmytro Apalkov ,  Alexey Vasilyevitch Khvalkovskiy ,  Vladimir Nikitin ,  Mohamad Towfik Krounbi ,  Xueti Tang ,  Se Chung Oh ,  Woo Chang Lim ,  Jang Eun Lee ,  Ki Woong Kim ,  Kyoung Sun Kim

发明人： Dmytro Apalkov ,  Alexey Vasilyevitch Khvalkovskiy ,  Vladimir Nikitin ,  Mohamad Towfik Krounbi ,  Xueti Tang ,  Se Chung Oh ,  Woo Chang Lim ,  Jang Eun Lee ,  Ki Woong Kim ,  Kyoung Sun Kim

IPC分类号： H01L29/82

CPC分类号： H01L43/08 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1673 ,  G11C11/1675 ,  H01L27/228 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12

摘要： A method and system for setting the direction of pinned layers in a magnetic junction are described. In one aspect, a magnetic field greater than the coercivity of the layers in a pinned layer but less than the coupling field between the layers is applied. In another aspect the pinned layers are switched from an anti-dual state to a dual state using a spin transfer torque current. In another aspect, a magnetic junction having a partial perpendicular anisotropy (PPMA) layer in the pinned layer is provided. In some aspects, the PPMA layer is part of a synthetic antiferromagnetic structure. In some embodiments, a decoupling layer is provided between the PPMA layer and another ferromagnetic layer in the pinned layer.

摘要翻译： 描述了用于设置磁结中的钉扎层的方向的方法和系统。 一方面，施加大于被钉扎层中的层的矫顽力但小于层之间的耦合场的磁场。 在另一方面，使用自旋转移转矩电流将钉扎层从反双重状态切换到双重状态。 在另一方面，提供了在钉扎层中具有部分垂直各向异性（PPMA）层的磁性结。 在一些方面，PPMA层是合成反铁磁结构的一部分。 在一些实施方案中，在固着层中的PPMA层和另一铁磁层之间提供去耦层。

公开(公告)号：US08649214B2

公开(公告)日：2014-02-11

申请号：US13332230

申请日：2011-12-20

申请人： Dmytro Apalkov ,  Vladimir Nikitin ,  Alexey Vasilyevitch Khvalkovskiy

发明人： Dmytro Apalkov ,  Vladimir Nikitin ,  Alexey Vasilyevitch Khvalkovskiy

IPC分类号： G11C11/15

CPC分类号： G11C19/0841 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1675

摘要： A magnetic memory includes magnetic memory elements corresponding to magnetic memory cells and at least one shift register. Each magnetic memory element includes a pinned layer, a free layer, and a nonmagnetic spacer layer between the pinned and free layers. The free layer is switchable between stable magnetic states when a write current is passed through the magnetic memory element. The shift register(s) correspond to the magnetic memory elements. Each shift register includes domains separated by domain walls. A domain is antiparallel to an adjoining domain. The shift register(s) are configured such that an equilibrium state aligns a portion of the domains with the magnetic memory elements. The shift register(s) are also configured such that each domain wall shifts to a location of an adjoining domain wall when a shift current is passed through the shift register(s) in a direction along adjoining domains.

摘要翻译： 磁存储器包括对应于磁存储器单元和至少一个移位寄存器的磁存储元件。 每个磁存储元件包括被钉扎层，自由层和在钉扎层和自由层之间的非磁性间隔层。 当写入电流通过磁存储元件时，自由层可在稳定磁状态之间切换。 移位寄存器对应于磁存储元件。 每个移位寄存器包括由畴壁分隔的域。 一个域与相邻域反向并行。 移位寄存器被配置为使得平衡状态将磁畴的一部分与磁存储元件对准。 移位寄存器还被配置为使得当移位电流沿着相邻域的方向通过移位寄存器时，每个域壁移动到相邻畴壁的位置。

公开(公告)号：US20130154034A1

公开(公告)日：2013-06-20

申请号：US13332093

申请日：2011-12-20

申请人： Dmytro Apalkov ,  Alexey Vasilyevitch Khvalkovskiy ,  Vladimir Nikitin ,  Mohamad Towfik Krounbi ,  Xueti Tang ,  Se Chung Oh ,  Woo Chang Lim ,  Jang Eun Lee ,  Ki Woong Kim ,  Kyoung Sun Kim

发明人： Dmytro Apalkov ,  Alexey Vasilyevitch Khvalkovskiy ,  Vladimir Nikitin ,  Mohamad Towfik Krounbi ,  Xueti Tang ,  Se Chung Oh ,  Woo Chang Lim ,  Jang Eun Lee ,  Ki Woong Kim ,  Kyoung Sun Kim

IPC分类号： H01L29/82 ,  H01L21/02

CPC分类号： H01L43/08 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1673 ,  G11C11/1675 ,  H01L27/228 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12

摘要： A method and system for setting the direction of pinned layers in a magnetic junction are described. In one aspect, a magnetic field greater than the coercivity of the layers in a pinned layer but less than the coupling field between the layers is applied. In another aspect the pinned layers are switched from an anti-dual state to a dual state using a spin transfer torque current. In another aspect, a magnetic junction having a partial perpendicular anisotropy (PPMA) layer in the pinned layer is provided. In some aspects, the PPMA layer is part of a synthetic antiferromagnetic structure. In some embodiments, a decoupling layer is provided between the PPMA layer and another ferromagnetic layer in the pinned layer.

摘要翻译： 描述了用于设置磁结中的钉扎层的方向的方法和系统。 一方面，施加大于被钉扎层中的层的矫顽力但小于层之间的耦合场的磁场。 在另一方面，使用自旋转移转矩电流将钉扎层从反双重状态切换到双重状态。 在另一方面，提供了在钉扎层中具有部分垂直各向异性（PPMA）层的磁性结。 在一些方面，PPMA层是合成反铁磁结构的一部分。 在一些实施方案中，在固着层中的PPMA层和另一铁磁层之间提供去耦层。

公开(公告)号：US08432009B2

公开(公告)日：2013-04-30

申请号：US13011849

申请日：2011-01-21

申请人： Dmytro Apalkov ,  Xueti Tang ,  Vladimir Nikitin

发明人： Dmytro Apalkov ,  Xueti Tang ,  Vladimir Nikitin

IPC分类号： H01L29/82

CPC分类号： H01L43/08 ,  G11C11/161

摘要： A method and system for providing a magnetic junction usable in a magnetic device are described. The magnetic junction includes a pinned layer, a nonmagnetic spacer layer, and a free layer. The nonmagnetic spacer layer is between the pinned layer and the free layer. The magnetic junction is configured such that the free layer is switchable between a plurality of stable magnetic states when a write current is passed through the magnetic junction. At least one of the pinned layer and the free layer includes a magnetic substructure. The magnetic substructure includes at least two magnetic layers interleaved with at least one insertion layer. Each insertion layer includes at least one of Cr, Ta, Ti, W, Ru, V, Cu, Mg, aluminum oxide, and MgO. The magnetic layers are exchange coupled.

摘要翻译： 描述了一种用于提供可用于磁性装置中的磁结的方法和系统。 磁结包括钉扎层，非磁性间隔层和自由层。 非磁性间隔层位于被钉扎层和自由层之间。 磁结被配置为使得当写入电流通过磁结时，自由层可在多个稳定磁状态之间切换。 被钉扎层和自由层中的至少一个包括磁性子结构。 磁性子结构包括与至少一个插入层交错的至少两个磁性层。 每个插入层包括Cr，Ta，Ti，W，Ru，V，Cu，Mg，氧化铝和MgO中的至少一种。 磁层交换耦合。

公开(公告)号：US08422285B2

公开(公告)日：2013-04-16

申请号：US13033021

申请日：2011-02-23

申请人： Dmytro Apalkov ,  Xueti Tang ,  Vladimir Nikitin ,  Alexander A. G. Driskill-Smith ,  Steven M. Watts ,  David Druist

发明人： Dmytro Apalkov ,  Xueti Tang ,  Vladimir Nikitin ,  Alexander A. G. Driskill-Smith ,  Steven M. Watts ,  David Druist

IPC分类号： G11C11/14

CPC分类号： G11C11/5607 ,  G01R33/098 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1659 ,  G11C11/1675

摘要： A method and system for providing a magnetic junction usable in a magnetic memory are described. The magnetic junction includes first and second pinned layers, first and second nonmagnetic spacer layers, and a free layer. The pinned layers are nonmagnetic layer-free and self-pinned. In some aspects, the magnetic junction is configured to allow the free and second pinned layers to be switched between stable magnetic states when write currents are passed therethrough. The magnetic junction has greater than two stable states. In other aspects, the magnetic junction includes at least third and fourth spacer layers, a second free layer therebetween, and a third pinned layer having a pinned layer magnetic moment, being nonmagnetic layer-free, and being coupled to the second pinned layer. The magnetic junction is configured to allow the free layers to be switched between stable magnetic states when write currents are passed therethrough.

摘要翻译： 描述了一种用于提供可用于磁存储器中的磁结的方法和系统。 磁结包括第一和第二固定层，第一和第二非磁性间隔层和自由层。 固定层是非磁性层，并且是自固定的。 在一些方面，磁结被配置为允许自由和第二被钉扎层在写入电流通过时在稳定的磁状态之间切换。 磁结有两个以上的稳定状态。 在其它方面，磁结包括至少第三和第四间隔层，在它们之间的第二自由层和具有固定层磁矩的第三被钉扎层是非磁性层，并且耦合到第二被钉扎层。 磁结被配置为允许当写入电流通过时自由层在稳定的磁状态之间切换。

公开(公告)号：US08399941B2

公开(公告)日：2013-03-19

申请号：US12940926

申请日：2010-11-05

申请人： Dmytro Apalkov ,  Mohamad Towfik Krounbi

发明人： Dmytro Apalkov ,  Mohamad Towfik Krounbi

IPC分类号： H01L29/82

CPC分类号： G11C11/1675 ,  G11C11/161

摘要： A method and system for providing a magnetic junction usable in a magnetic device are described. The magnetic junction includes a pinned layer, a nonmagnetic spacer layer, and a free layer. The nonmagnetic spacer layer is between the pinned layer and the free layer. The free layer has an easy cone magnetic anisotropy. The magnetic junction is configured such that the free layer is switchable between a plurality of stable magnetic states when a write current is passed through the magnetic junction.

摘要翻译： 描述了一种用于提供可用于磁性装置中的磁结的方法和系统。 磁结包括钉扎层，非磁性间隔层和自由层。 非磁性间隔层位于被钉扎层和自由层之间。 自由层具有容易的锥形磁各向异性。 磁结被配置为使得当写入电流通过磁结时，自由层可在多个稳定磁状态之间切换。