公开(公告)号：US07916433B2

公开(公告)日：2011-03-29

申请号：US12816108

申请日：2010-06-15

申请人： Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Eugene Youjun Chen

发明人： Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Eugene Youjun Chen

IPC分类号： G11B5/127 ,  G11C11/14

CPC分类号： G11B5/3909 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G11B5/3906 ,  G11C11/161 ,  H01L43/10 ,  Y10T428/115

摘要： A method and system for providing a magnetic element are described. The method and system include providing a pinned layer, a barrier layer, and a free layer. The free layer includes a first ferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and an intermediate layer between the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer. The barrier layer resides between the pinned layer and the free layer and includes MgO. The first ferromagnetic layer resides between the barrier layer and the intermediate layer. The first ferromagnetic layer includes at least one of CoFeX and CoNiFeX, with X being selected from the group of B, P, Si, Nb, Zr, Hf, Ta, Ti, and being greater than zero atomic percent and not more than thirty atomic percent. The first ferromagnetic layer is ferromagnetically coupled with the second ferromagnetic layer. The intermediate layer is configured such that the first ferromagnetic layer has a first crystalline orientation and the second ferromagnetic layer has a second crystalline orientation different from the first ferromagnetic layer.

摘要翻译： 描述了一种用于提供磁性元件的方法和系统。 该方法和系统包括提供钉扎层，阻挡层和自由层。 自由层包括第一铁磁层，第二铁磁层和第一铁磁层与第二铁磁层之间的中间层。 阻挡层位于被钉扎层和自由层之间，并且包括MgO。 第一铁磁层位于阻挡层和中间层之间。 第一铁磁层包括CoFeX和CoNiFeX中的至少一种，其中X选自B，P，Si，Nb，Zr，Hf，Ta，Ti，并且大于零原子百分比且不超过三十个原子 百分。 第一铁磁层与第二铁磁层铁磁耦合。 中间层被配置为使得第一铁磁层具有第一结晶取向，而第二铁磁层具有不同于第一铁磁层的第二晶体取向。

公开(公告)号：US07821087B2

公开(公告)日：2010-10-26

申请号：US11685723

申请日：2007-03-13

申请人： Paul Nguyen ,  Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Frank Albert

发明人： Paul Nguyen ,  Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Frank Albert

IPC分类号： H01L29/82

CPC分类号： H01L43/10 ,  B82Y25/00 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  H01F10/16 ,  H01F10/3263 ,  H01F10/3272 ,  H01F41/303

摘要： A method and system for providing a magnetic element that can be used in a magnetic memory is disclosed. The magnetic element includes pinned, nonmagnetic spacer, and free layers. The spacer layer resides between the pinned and free layers. The free layer can be switched using spin transfer when a write current is passed through the magnetic element. The magnetic element may also include a barrier layer, a second pinned layer. Alternatively, second pinned and second spacer layers and a second free layer magnetostatically coupled to the free layer are included. In one aspect, the free layer(s) include ferromagnetic material(s) diluted with nonmagnetic material(s) and/or ferrimagnetically doped to provide low saturation magnetization(s).

摘要翻译： 公开了一种用于提供可用于磁存储器中的磁性元件的方法和系统。 磁性元件包括固定，非磁性间隔物和自由层。 间隔层位于固定层和自由层之间。 当写入电流通过磁性元件时，可以使用自旋转移来切换自由层。 磁性元件还可以包括阻挡层，第二被钉扎层。 或者，包括第二固定和第二间隔层和静电耦合到自由层的第二自由层。 在一个方面，自由层包括用非磁性材料稀释的铁磁材料和/或亚铁磁掺杂以提供低的饱和磁化强度。

公开(公告)号：US07289356B2

公开(公告)日：2007-10-30

申请号：US11147944

申请日：2005-06-08

申请人： Zhitao Diao ,  Yiming Huai ,  Mahendra Pakala ,  Zhenghong Qian

发明人： Zhitao Diao ,  Yiming Huai ,  Mahendra Pakala ,  Zhenghong Qian

IPC分类号： G11C7/00

CPC分类号： G11C11/16

摘要： A method and system for providing a magnetic memory is described. The method and system include providing a plurality of magnetic storage cells, a plurality of word lines, and a plurality of bit lines. Each of the plurality of magnetic storage cells includes a plurality of magnetic elements and at least one selection transistor. Each of the plurality of magnetic elements is capable of being programmed using spin transfer induced switching by a write current driven through the magnetic element. Each of the plurality of magnetic elements has a first end and a second end. The at least one selection transistor is coupled to the first end of each of the plurality of magnetic elements. The plurality of word lines is coupled with the plurality of selection transistors and selectively enables a portion of the plurality of selection transistors.

摘要翻译： 描述了一种用于提供磁存储器的方法和系统。 该方法和系统包括提供多个磁存储单元，多个字线和多个位线。 多个磁存储单元中的每一个包括多个磁性元件和至少一个选择晶体管。 多个磁性元件中的每一个能够通过由磁性元件驱动的写入电流使用自旋转移感应开关来编程。 多个磁性元件中的每一个具有第一端和第二端。 所述至少一个选择晶体管耦合到所述多个磁性元件中的每一个的第一端。 多个字线与多个选择晶体管耦合，并且选择性地使能多个选择晶体管的一部分。

公开(公告)号：US07242045B2

公开(公告)日：2007-07-10

申请号：US10783416

申请日：2004-02-19

申请人： Paul P. Nguyen ,  Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Frank Albert

发明人： Paul P. Nguyen ,  Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Frank Albert

IPC分类号： H01L29/76

CPC分类号： H01L43/10 ,  B82Y25/00 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  H01F10/16 ,  H01F10/3263 ,  H01F10/3272 ,  H01F41/303

摘要： A method and system for providing a magnetic element that can be used in a magnetic memory is disclosed. The magnetic element includes pinned, nonmagnetic spacer, and free layers. The spacer layer resides between the pinned and free layers. The free layer can be switched using spin transfer when a write current is passed through the magnetic element. The magnetic element may also include a barrier layer, a second pinned layer. Alternatively, second pinned and second spacer layers and a second free layer magnetostatically coupled to the free layer are included. In one aspect, the free layer(s) include ferromagnetic material(s) diluted with nonmagnetic material(s) and/or ferrimagnetically doped to provide low saturation magnetization(s).

摘要翻译： 公开了一种用于提供可用于磁存储器中的磁性元件的方法和系统。 磁性元件包括固定，非磁性间隔物和自由层。 间隔层位于固定层和自由层之间。 当写入电流通过磁性元件时，可以使用自旋转移来切换自由层。 磁性元件还可以包括阻挡层，第二被钉扎层。 或者，包括第二固定和第二间隔层和静电耦合到自由层的第二自由层。 在一个方面，自由层包括用非磁性材料稀释的铁磁材料和/或亚铁磁掺杂以提供低的饱和磁化强度。

公开(公告)号：US07973349B2

公开(公告)日：2011-07-05

申请号：US11498294

申请日：2006-08-01

申请人： Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Eugene Youjun Chen

发明人： Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Eugene Youjun Chen

IPC分类号： H01L29/94

CPC分类号： H01L43/08 ,  B82Y25/00 ,  G11B5/3983 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1659 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3259 ,  H01F10/3263 ,  H01F10/3268 ,  H01L27/228 ,  H01L43/10

摘要： Magnetic multilayer structures, such as magnetic or magnetoresistive tunnel junctions (MTJs) and spin valves, having a magnetic biasing layer formed next to and magnetically coupled to the free ferromagnetic layer to achieve a desired stability against fluctuations caused by, e.g., thermal fluctuations and astray fields. Stable MTJ cells with low aspect ratios can be fabricated using CMOS processing for, e.g., high-density MRAM memory devices and other devices, using the magnetic biasing layer. Such multilayer structures can be programmed using spin transfer induced switching by driving a write current perpendicular to the layers. Each free ferromagnetic layer can include two or more layers and may be a multilayered free ferromagnetic stack that includes first and second ferromagnetic layers and a non-magnetic spacer between the first and second ferromagnetic layers.

摘要翻译： 诸如磁性或磁阻型隧道结（MTJ）和自旋阀的磁性多层结构具有磁性偏置层，该磁性偏置层形成在自由铁磁层的旁边并磁耦合到自由铁磁层，以实现针对由例如热波动和误差引起的波动的期望的稳定性 领域。 具有低纵横比的稳定的MTJ单元可以使用CMOS处理制造，例如使用磁偏置层的例如高密度MRAM存储器件和其他器件。 可以通过驱动垂直于层的写入电流，使用自旋转移感应开关对这种多层结构进行编程。 每个自由铁磁层可以包括两层或更多层，并且可以是包括第一和第二铁磁层的多层自由铁磁性堆叠和在第一和第二铁磁层之间的非磁性间隔物。

公开(公告)号：US20090050991A1

公开(公告)日：2009-02-26

申请号：US11843496

申请日：2007-08-22

申请人： Hide Nagai ,  Zhitao Diao ,  Yiming Huai

发明人： Hide Nagai ,  Zhitao Diao ,  Yiming Huai

IPC分类号： G11B5/33

CPC分类号： G11C11/1675 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1659

摘要： A magnetic device including a magnetic element is described. The magnetic element includes a fixed layer having a fixed layer magnetization, a spacer layer that is nonmagnetic, and a free layer having a free layer magnetization. The free layer is changeable due to spin transfer when a write current above a threshold is passed through the first free layer. The free layer is includes low saturation magnetization materials

摘要翻译： 描述包括磁性元件的磁性装置。 磁性元件包括具有固定层磁化的固定层，非磁性的间隔层和具有自由层磁化的自由层。 当超过阈值的写入电流通过第一自由层时，由于自旋转移，自由层是可变的。 自由层包括低饱和磁化材料

公开(公告)号：US07430135B2

公开(公告)日：2008-09-30

申请号：US11318337

申请日：2005-12-23

申请人： Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Alex Panchula ,  Eugene Youjun Chen ,  Lien-Chang Wang

发明人： Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Alex Panchula ,  Eugene Youjun Chen ,  Lien-Chang Wang

IPC分类号： G11C11/00

CPC分类号： H01L43/08 ,  G11C11/161 ,  G11C11/1673 ,  G11C11/1675 ,  G11C11/1693

摘要： Magnetic multilayer structures, such as magnetic or magnetoresistive tunnel junctions (MTJs) and spin valves, having one or more spin diffusion layers to diffuse the electron spins outside the MTJ or spin valve structure to reduce the spin transfer switching current for switching the free layer.

摘要翻译： 诸如磁性或磁阻隧道结（MTJ）和自旋阀的磁性多层结构具有一个或多个自旋扩散层，以将电子自旋扩散到MTJ或自旋阀结构外部，以减少用于切换自由层的自旋转移开关电流。

公开(公告)号：US20080061388A1

公开(公告)日：2008-03-13

申请号：US11520868

申请日：2006-09-13

申请人： Zhitao Diao ,  Yiming Huai

发明人： Zhitao Diao ,  Yiming Huai

IPC分类号： H01L43/00

CPC分类号： H01L43/08 ,  G11C11/16

摘要： Devices having magnetic or magnetoresistive tunnel junctions (MTJS) have a multilayer insulator barrier layer to produce balanced write switching currents in the device circuitry, or to produce the magnetic devices with balanced critical spin currents required for spin torque transfer induced switching of the magnetization, or both for the MTJs under both the forward and reversed bias directions.

摘要翻译： 具有磁或磁阻隧道结（MTJS）的器件具有多层绝缘体阻挡层，以在器件电路中产生平衡的写入开关电流，或者产生具有自旋转矩传递感应开关磁化所需的平衡临界自旋电流的磁性器件，或 对于正向和反向偏置方向的MTJ都是这样。

公开(公告)号：US20050184839A1

公开(公告)日：2005-08-25

申请号：US10783416

申请日：2004-02-19

申请人： Paul Nguyen ,  Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Frank Albert

发明人： Paul Nguyen ,  Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Frank Albert

IPC分类号： G11C11/15 ,  G11C11/16 ,  H01F10/16 ,  H01F10/32 ,  H01F41/30 ,  H01H9/00 ,  H01L43/10

CPC分类号： H01L43/10 ,  B82Y25/00 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  H01F10/16 ,  H01F10/3263 ,  H01F10/3272 ,  H01F41/303

摘要： A method and system for providing a magnetic element that can be used in a magnetic memory is disclosed. The magnetic element includes pinned, nonmagnetic spacer, and free layers. The spacer layer resides between the pinned and free layers. The free layer can be switched using spin transfer when a write current is passed through the magnetic element. The magnetic element may also include a barrier layer, a second pinned layer. Alternatively, second pinned and second spacer layers and a second free layer magnetostatically coupled to the free layer are included. In one aspect, the free layer(s) include ferromagnetic material(s) diluted with nonmagnetic material(s) and/or ferrimagnetically doped to provide low saturation magnetization(s).

摘要翻译： 公开了一种用于提供可用于磁存储器中的磁性元件的方法和系统。 磁性元件包括固定，非磁性间隔物和自由层。 间隔层位于固定层和自由层之间。 当写入电流通过磁性元件时，可以使用自旋转移来切换自由层。 磁性元件还可以包括阻挡层，第二被钉扎层。 或者，包括第二固定和第二间隔层和静电耦合到自由层的第二自由层。 在一个方面，自由层包括用非磁性材料稀释的铁磁材料和/或亚铁磁掺杂以提供低的饱和磁化强度。

公开(公告)号：US07888755B2

公开(公告)日：2011-02-15

申请号：US11235384

申请日：2005-09-26

申请人： Masanori Hosomi ,  Kazuhiro Ohba ,  Hiroshi Kano ,  Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Mahendra Pakala

发明人： Masanori Hosomi ,  Kazuhiro Ohba ,  Hiroshi Kano ,  Yiming Huai ,  Zhitao Diao ,  Mahendra Pakala

IPC分类号： H01L29/82 ,  G11C11/02

CPC分类号： G11C11/16

摘要： A storage element 3 has an arrangement in which magnetization fixed layers 31 and 32 are provided above and below a storage layer 17 for storing information based on the magnetization state of a magnetic material through intermediate layers 16 and 18, directions of magnetizations M15 and M19 of ferromagnetic layers 15 and 19 closest to the storage layer 17 of the magnetization fixed layers 31 and 32 above and below the storage layer 17 are opposite to each other, the two intermediate layers 16 and 18 above and below the storage layer 17 have a significant difference between sheet resistivity values thereof and in which the direction of a magnetization M1 of the storage layer 17 is changed with application of an electric current to the lamination layer direction to record information on the storage layer 17.

摘要翻译： 存储元件3具有这样的配置，其中磁化固定层31和32设置在存储层17的上方和下方，用于基于通过中间层16和18的磁性材料的磁化状态来存储信息，磁化M15和M19的方向 最靠近存储层17上方和下方的磁化固定层31和32的存储层17的铁磁层15和19彼此相对，存储层17上方和下方的两个中间层16和18具有显着差异 在其电阻率值之间，并且其中存储层17的磁化M1的方向随施加到层压层方向的电流而改变以在存储层17上记录信息。