(57)【要約】  トンネル接合素子においてスピン注入磁化反転動作に必要な電流を低減するために、強磁性自由層と絶縁層と強磁性固定層を持つトンネル接合素子において、強磁性自由層が第１および第２の強磁性層を含み、該強磁性層の間に非磁性金属層が設けられ、該非磁性金属層は、第１および第２の強磁性層の間の磁気的結合を保つようにされることができ、また、第１および第２の強磁性層それぞれの結晶成長に影響しないようにされることができ、そして、第１の強磁性層と第２の強磁性層は、第１の強磁性層が前記絶縁層に接するように配置され、第２の強磁性層は第１の強磁性層より小さな磁化を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性自由層と、絶縁層と、前記強磁性自由層とともに前記絶縁層を挟む強磁性固定層とを備えてなる強磁性トンネル接合素子であって、
前記強磁性自由層が、前記絶縁層に接する第１の強磁性層と、非磁性金属層と、前記第１の強磁性層とともに前記非磁性金属層を挟み、前記第１の強磁性層の飽和磁化よりも小さい飽和磁化を有する第２の強磁性層とを含んでおり、
前記非磁性金属層の膜厚が前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間における磁気的結合を強磁性結合とする膜厚にされていて、前記第１の強磁性層の磁化方向が前記第２の強磁性層の磁化方向に応じて定まる、強磁性トンネル接合素子。
【請求項２】
前記第１の強磁性層が、鉄、コバルト、ニッケルからなる磁性金属群のいずれかの単体金属と、該磁性金属群より選択される一の金属を含む合金と、該磁性金属群より選択される一の金属およびメタロイド元素を含む化合物とのいずれかからなり、
前記絶縁層が単結晶または微結晶の酸化マグネシウムからなる、請求項１に記載の強磁性トンネル接合素子。
【請求項３】
前記絶縁層と前記第１の強磁性層とが互いにエピタキシャルに接合しており、
前記非磁性金属層の材質が、前記第１および第２の強磁性層の結晶性が互いに影響されることを防止するような材質から選択される、請求項１または２に記載の強磁性トンネル接合素子。
【請求項４】
前記第２の強磁性層がパーマロイからなる、請求項１〜３のいずれかに記載の強磁性トンネル接合素子。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の強磁性トンネル接合素子を記憶素子として備えてなる磁気ランダムアクセスメモリ。
【請求項６】
請求項４に記載の強磁性トンネル接合素子を記憶素子として備えてなる磁気ランダムアクセスメモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ランダムアクセスメモリ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ、ＭＲＡＭ）に用いられる記録素子となる強磁性トンネル接合（ＭＴＪ）素子、それを用いるメモリ装置、ならびに強磁性トンネル接合素子の駆動方法に関し、特に、書き込み特性が改善されたＭＴＪ素子等に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ランダムアクセスメモリ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ、ＭＲＡＭ）は、図２に示されるような、強磁性自由層２／絶縁層３／強磁性固定層４の積層構造を基本構成とするＭＴＪ素子１を用いるメモリである。ＭＴＪ素子１においては、強磁性自由層２と強磁性固定層４の両者の磁化の組において磁化の方向が互いに平行か反平行かに応じて、これらの層の間を層に垂直方向に流れるトンネル電流に生じる抵抗値が異なる現象（トンネル磁気抵抗効果、ＴＭＲと呼ばれる）が観測される。そのため、この現象を応用することによって、磁化の方向の組が平行であるか反平行であるかの二つの状態として記録された２値のデータを読み出すことができる。また、強磁性自由層２と強磁性固定層４それぞれの強磁性体に記録された磁化方向は電流を切っても保持される。これらの読み出し動作と記憶保持動作を応用して不揮発性メモリに応用されているのがＭＲＡＭである。なお、本願明細書全般において、斜線（／）によって仕切っている層や物質の記載は、そのような層や物質がそこに記載された順になるように配置されていることを示している。【０００３】
このＭＲＡＭにおけるメモリセルアレイの電気的な構成としては、直交マトリックス状に配線したビット線５とライトワード線６の交点にＭＴＪ素子１を配置する構成が一般的に採用される。この際、ＭＴＪ素子１のそれぞれは、セル選択用のスイッチング素子となるＭＯＳトランジスタが組み合わされて１つのビットセルを構成する。【０００４】
このようなＭＲＡＭにおいて用いられる書き込み手法の一つとして、ビット線５とライトワード線６の双方に電流を流すことにより、それらの交点付近にビット線５とライトワード線６の双方から誘起された磁場を印加し、その磁場によって強磁性自由層２の磁化を反転させる手法（以下、「磁場書き込み方式」という）を用いることができる。図３にこのようなＭＴＪ素子をアドレッシングするための回路構成を示す。ここで、ビット線５あるいはライトワード線６単独では強い磁場が得られず、強磁性自由層２を反転させるのに必要な磁場の強さ（スイッチング磁場）に以上の磁場が得られないが、ビット線５の作る磁場とライトワード線６の作る磁場がともに印加される両導線の交点にある位置ではスイッチング磁場以上の磁場を得ることができるため、所望のビットセルにつながるビット線５を選択して電流を流し、ライトワード線６にも電流を流すことによって書き込みを行うことができる。この手法における読み出し動作では、まず、所望のビット線５とリードワード線７を選択する。そして、選択したビット線５から、ＭＴＪ素子１を通って、読み出し電極８、選択したリードワード線７へという経路に流れる電流によってＭＴＪ素子１に生じる電圧値（すなわちＭＴＪ素子１の抵抗値）を検出する。さらに、選択されたビット線５とリードワード線７につながるＭＴＪ素子における磁化の組がどのような状態にあるかを特定する。このような処理によって、読み出し動作が行われる。この際、ＭＴＪ素子１において磁化方向が平行な場合と反平行な場合の検出電圧の中間値を基準電圧として設定し、検出した電圧または抵抗値によって、そのＭＴＪ素子１が、強磁性自由層２と強磁性固定層４の磁化方向の組み合わせに割り当てておいた‘１’であるか‘０’あるかを同定することができる。【０００５】
しかしながら、磁場書き込み方式を用いるこのような構成のＭＴＪ素子を用いて集積度の高いＭＲＡＭを作製すると、素子の微細化に伴って、強磁性自由層２のスイッチング磁場が増大する一方、ビット線５とライトワード線６に流れる電流が減少してしまう。このため、強磁性自由層２の磁化を反転させること、すなわち、データの書き込みが困難になるという問題があり、ＭＲＡＭの大きな技術課題となっている。【０００６】
これを解決する手段として、磁場書き込み方式に代えて、スピン偏極した電流を強磁性自由層と強磁性固定層とをまたがって流すことによって強磁性自由層の磁化を反転させる技術（「スピン注入磁化反転」、Spin-transfer magnetization reversalという）を利用するタイプのＭＴＪ素子、およびそれを用いたＭＲＡＭが開発されている。図４は、スピン注入磁化反転技術を利用したＭＲＡＭの構成図であり、この構成は特許文献２等で提案されている構成である。【０００７】
スピン注入磁化反転を用いる場合には、書き込みは以下のように行う。まず、強磁性固定層４から強磁性自由層２に電子が注入されるように電流を流すことを考える。強磁性固定層４を通る電子のスピンは、強磁性固定層４の磁化との交換相互作用により、その磁化からスピントルク（ｓｐｉｎ−ｔｏｒｑｕｅ）の作用によって強磁性固定層４の磁化方向に偏極（ｐｏｌａｒｉｚｅｄ）、すなわち電子がスピン偏極する。スピン偏極した電子は、強磁性自由層２に入ると、今度は強磁性自由層２の磁化にスピントルクを与える。このようにして、強磁性自由層２の磁化は、強磁性固定層４の磁化と平行に揃う。これとは逆に、強磁性自由層２から強磁性固定層４に電子が注入されるように電流を流すと、強磁性固定層４の磁化と反平行のスピンを有する電子が強磁性固定層４と絶縁体層３の界面で反射し、反射した電子が強磁性自由層２の磁化にスピントルクを与える。この結果、強磁性自由層２の磁化は、強磁性固定層４の磁化と反平行になる。以上の原理に基づき、積層膜に印加される電流の向きを選択することによって、強磁性固定層４と強磁性自由層２の磁化を、平行または反平行にすることができる。これがスピン注入磁化反転技術である。【０００８】
スピン注入磁化反転技術によって実際に書き込みの動作を行うには、電流による強磁性自由層２の磁化反転を行うために必要な電流値（臨界電流）よりも大きい電流が必要である。読み出しの際には、臨界電流よりも小さい電流を流して、従来のＭＲＡＭと同様に、抵抗値または電圧値を検出してデータの読み出しを行う。スピン注入磁化反転技術を利用したＭＲＡＭは、集積度を高めても書き込みが可能になるという利点に加えて、従来のＭＲＡＭと比較して、書き込み磁場を発生させるためのライトワード線が不要になるため、素子構造を簡略化することができるという別の利点もある。
【特許文献１】特開２００６−８０１１６号公報
【特許文献２】特開平１１−１２０７５８号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｚ．Ｓｕｎ，  “Ｓｐｉｎ−ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  ｍｏｎｏｄｏｍａｉｎ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｂｏｄｙ：  Ａ  ｍｏｄｅｌ  ｓｔｕｄｙ”，Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，  ｖｏｌｕｍｅ  ６２，ｎｕｍｂｅｒ  １，ｐａｇｅ  ５７０，  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，  ２０００．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、磁場書き込み方式を採用するＭＲＡＭにおいても、また、スピン注入磁化反転技術を採用するＭＲＡＭ（スピン注入磁化反転方式ＭＲＡＭ）でさえも、書き込みに必要な電流が大きすぎるという課題がある。具体的には、スピン注入磁化反転方式ＭＲＡＭにおいて磁化反転に要する臨界電流密度は、いまだ１０６Ａ／ｃｍ２以上であり、この臨界電流密度が実用に耐えうる１０５Ａ／ｃｍ２となるような技術を開発する必要性がある。磁場書き込み方式ＭＲＡＭにおいても、書き込みに必要な電流値を小さくすることが共通する課題である。【００１０】
本発明は、かかる課題の少なくともいずれかを解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明では、強磁性トンネル接合素子、それを用いるメモリ、ならびに強磁性トンネル接合素子の駆動方法が提供される。すなわち、本発明では、強磁性自由層と、絶縁層と、前記強磁性自由層とともに前記絶縁層を挟む強磁性固定層とを備えてなる強磁性トンネル接合素子であって、前記強磁性自由層が、前記絶縁層に接する第１の強磁性層と、非磁性金属層と、前記第１の強磁性層とともに前記非磁性金属層を挟み、前記第１の強磁性層の飽和磁化よりも小さい飽和磁化を有する第２の強磁性層とを含んでおり、前記非磁性金属層の膜厚が前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間における磁気的結合を強磁性結合とする膜厚にされていて、前記第１の強磁性層の磁化方向が前記第２の強磁性層の磁化方向に応じて定まる、強磁性トンネル接合素子が提供される。【００１２】
このような強磁性トンネル接合素子は、強磁性自由層と強磁性固定層との間に電流を流して強磁性自由層の磁化方向によって記録を行うメモリ装置の記憶素子として用いる場合において、第２の強磁性層の磁化を反転させる大きさの電流を用いることによって、その第２の強磁性層の磁化に応じて磁化方向が定まる第１の強磁性層の磁化も制御することができる。なお、ここでの強磁性固定層は単層構造（単一の組成の連続層構造）を有していてもよく、また、複数の層を含む多層構造を有していてもよい。多層構造である場合には、強磁性固定層には少なくともいずれかの層に強磁性層を含むものとすることができる。また、本明細書を通じて、強磁性層は、ハード磁性材料による層、ソフト磁性材料による層を共に含む。【００１３】
ここで、第１と第２の強磁性層の間の結合が強磁性的結合であることは、反転動作に重要な役割を果たしている。この点については、以下に示す実施例において詳述する。【００１４】
また、本発明では、上述の強磁性トンネル接合素子において、前記第１の強磁性層が、鉄、コバルト、ニッケルからなる磁性金属群のいずれかの単体金属と、該磁性金属群より選択される一の金属を含む合金と、該磁性金属群より選択される一の金属およびメタロイド元素を含む化合物とのいずれかからなり、前記絶縁層が単結晶または微結晶の酸化マグネシウムからなるようにされると好適である。第１の強磁性層が上記のいずれかの材質によって構成されると、高いＴＭＲ比を得ることができる。【００１５】
本発明では、上述の強磁性トンネル接合素子において、前記絶縁層と前記第１の強磁性層とが互いにエピタキシャルに接合しており、前記非磁性金属層の材質が、前記第１および第２の強磁性層の結晶性が互いに影響されることを防止するような材質から選択されると好適である。ここで、エピタキシャルに接合しているとは、互いの層の結晶が、他方の層の結晶格子の配置の影響を受けた結晶構造となっていることを示している。なお、このような接合は、一方の膜の上に他方の膜がエピタキシャル成長された場合に限定されるものではない。また、「結晶性が互いに影響されることを防止する」とは、結晶構造や格子定数が互いに異なる材質の二つの膜が互いに直接接した場合に起こる結晶不整合に伴う影響を防止しうることを一般にさしており、例えば、接触させて積層することが困難な二つの層が、それらの間に非磁性金属の層を配置することにより、成膜可能になることが典型である。ほかにも、直接接触させていると成膜後に一方の結晶構造の影響によって他方の結晶構造が影響を受けて層に経時的に影響が生じることを回避できることも含まれる。このための非磁性材料の選択は、両方の層の結晶の結晶構造や格子定数からみて中間的な性質の結晶となる材料を選択すること、両方の層の結晶構造や格子定数からみていずれとも異なる性質の結晶となる材料を選択すること、金属であるが結晶とならないアモルファス金属を用いることなどを含む。【００１６】
本発明では、上述の強磁性トンネル接合素子において、前記第２の強磁性層がパーマロイであると好適である。パーマロイを用いることにより、ソフト磁性材料として高い透磁率を有しており、本発明の第１の強磁性層が、例えば大きな自発磁化を有するような材料である場合に、非磁性層を介して同じ向きに磁化され、第１の強磁性層よりも小さい飽和磁化を有する状態にすることができ、好適である。【００１７】
本発明では、上述の強磁性トンネル接合素子を記憶素子として備える磁気ランダムアクセスメモリとすることが好適である。低い電流密度で書き込みが可能な磁気ランダムアクセスメモリは、消費電力が提言されるばかりか、発熱も低下する利点がある。また、前記第２の強磁性層がパーマロイであると好適である。パーマロイを用いることにより、ソフト磁性材料として高い透磁率を有しており、本発明の第１の強磁性層が、例えば大きな自発磁化を有するような材料である場合に、非磁性層を介して同じ向きに磁化され、第１の強磁性層よりも小さい飽和磁化を有する状態にすることができ、好適である。【００１８】
本発明では、上述の強磁性トンネル接合素子を駆動する方法も提供される。すなわち、強磁性自由層と、絶縁層と、前記強磁性自由層とともに前記絶縁層を挟む強磁性固定層とを備えてなり、該強磁性自由層に、第１の強磁性層と非磁性金属層と前記第１の強磁性層とともに該非磁性金属層を挟む第２の強磁性層とが含まれており、前記第２の強磁性層が、前記第１の強磁性層の飽和磁化より小さい飽和磁化を有していて、前記非磁性金属層の膜厚が前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間における磁気的結合を強磁性結合とする膜厚とされている強磁性トンネル接合素子の駆動方法であって、前記第２の強磁性層の磁化を反転させるための電流であって、前記強磁性自由層に含まれるいずれかの層から前記強磁性固定層へ、または、前記強磁性固定層から前記強磁性自由層に含まれるいずれかの層へ流れる電流の通電を開始するステップと、次いで、第２の強磁性層の磁化の反転に応じて前記第１の強磁性層の磁化方向を反転させ、前記電流の通電を停止するステップとを含む強磁性トンネル接合素子の駆動方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、書き込みに要する電流値が小さいＭＴＪ素子を実現することができ、消費電力の小さいＭＲＡＭを構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施例１における、ＭＴＪ素子の断面図である。
【図２】図２は、従来技術の磁場書き込み方式における、ＭＲＡＭに用いるＭＴＪ素子の構成を説明する図である。
【図３】図３は、従来技術の磁場書き込み方式における、ＭＲＡＭのＭＴＪ素子をアドレスするための回路構成を説明する図である。
【図４】図４は、従来技術における、スピン注入磁化反転技術を用いたＭＲＡＭの構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  強磁性トンネル接合（ＭＴＪ）素子
２  強磁性自由層
３  絶縁層
４  強磁性固定層
５  ビット線
６  ライトワード線
７  リードワード線
８  読み出し電極
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本願の発明の内容は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定され、以下の実施形態や実施例に記載する内容は、かかる特許請求の範囲の記載を理解する例示のためにのみ用いられる。
【実施例１】
【００２３】
本実施例は、本発明のＭＴＪ素子において、低磁化強磁性層（第２の強磁性層）としてＮｉ８０Ｆｅ２０（パーマロイ）を採用したＭＴＪ素子１である。図１は、本実施例のＭＴＪ素子１の断面構成図を示したものであり、以下で本実施例のＭＴＪ素子の作成方法について記す。本実施例のＭＴＪ素子１は、図示したように、Ｓｉ／Ｓｉ０２／Ｔａ（５ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／Ｉｒ２５Ｍｎ７５（１０ｎｍ）／Ｃｏ７０Ｆｅ３０（３ｎｍ）／Ｒｕ（０．８ｎｍ）／Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（３ｎｍ）／ＭｇＯ（２ｎｍ）／Ｃｏ６０Ｆｅ２０Ｂ２０（３ｎｍ）／Ｒｕ（１．４ｎｍ）／Ｎｉ８０Ｆｅ２０（３ｎｍ）／Ｔａ（１０ｎｍ）の順に積層した構成を有する。このうち、Ｓｉ／  Ｓｉ０２は熱酸化Ｓｉ基板（Ｓｉウェハー）を意味している。ＩｒＭｎ層は強磁性固定層４（ＣｏＦｅ強磁性層／Ｒｕ中間層／ＣｏＦｅＢ強磁性層）に反強磁性交換バイアスをつけるための層であり、強磁性固定層４の磁化方向を固定化させる働きを有する。強磁性固定層４はＣｏＦｅ強磁性層／Ｒｕ中間層／ＣｏＦｅＢ強磁性層の積層フェリ構造としている。絶縁層３であるＭｇＯ絶縁層を挟んで、ＣｏＦｅＢ強磁性層／Ｒｎ中間層／ＮｉＦｅ強磁性層の積層フェリ構造からなる強磁性自由層２が配置されている。なお、強磁性自由層２の構成については後述する【００２４】
上記の積層構造の成膜には、マグネトロンスパッタリング装置を用いた。基準圧は３×１０−７Ｐａ以下である必要がある。ＭｇＯ以外の膜、すなわち、金属膜の成膜は、Ａｒガス雰囲気でのＤＣマグネトロンスパッタリングで行った。一方、ＭｇＯ膜の成膜は、焼結ＭｇＯターゲットから、Ａｒガス雰囲気内でのＲＦマグネトロンスパッタリングで行った。【００２５】
積層膜の成膜後、フォトリソグラフィおよび電子ビームリソグラフィによるパターニング工程と、アルゴンイオンミリング工程とによって、ＭＴＪ素子１を作成する。本実施例では、ＭＴＪ素子１の切り出しにアルゴンイオンを用いたミリング工程を用いた。その後、本ＭＴＪ素子１を真空槽内で磁場印加状態を保って熱アニーリング処理する。本実施例では、そのアニーリング処理する際の加熱温度を４００℃、加熱時間を２時間、磁場の大きさを４ｋＯｅ、真空度をおよそ１０−４Ｐａとしている。成膜後のアニール工程によって、成膜直後は非晶質であったＣｏＦｅＢ膜（第１の強磁性層）が単結晶ＭｇＯを種としてｂｃｃ（体心立方）構造に結晶化する。このとき、ＮｉＦｅ膜（第２の強磁性層）はｆｃｃ（面心立方）構造を有するが、Ｒｕ層が挟んであるために、ＣｏＦｅＢ膜（第１の強磁性層）とＮｉＦｅ膜（第２の強磁性層）の結晶構造の違いがＣｏＦｅＢ層の結晶化には影響することはない。【００２６】
さて、非特許文献１によれば、スピン注入磁化反転に必要な電流値は、Ｈｋ×Ｍｓ×（Ｈｋ＋２πＭｓ）に比例する。ここで、Ｈｋは強磁性自由層２の異方性磁場、Ｍｓは飽和磁化である。これから、強磁性自由層２の異方性磁場Ｈｋと飽和磁化Ｍｓを下げることにより、強磁性自由層２への書き込み（強磁性自由層２の磁化の反転）がしやすくなる。特に、飽和磁化Ｍｓの低減の効果は大きい。しかしながら、ＣｏＦｅＢの飽和磁化Ｍｓを小さくすることは難しい。というのは、ＣｏＦｅＢの飽和磁化Ｍｓを小さくするためにはアニール温度を低くする必要や、不純物ドープを行う必要があり、これらの条件の変更がＣｏＦｅＢの結晶性の悪化を招いてしまう。そして、この結晶性の低下は、ＴＭＲ比や熱安定性の低下につながる。つまり、ＣｏＦｅＢを飽和磁化が小さくなる条件で成膜しようとするとＴＭＲ比や熱安定性が確保できなくなるからである。【００２７】
そこで、本実施例においては、実効的な強磁性自由層の飽和磁化の低減を果たすことを目的として、ＣｏＦｅＢ層（第１の強磁性層）に近接して、磁化の小さい強磁性層（低磁化強磁性層、第２の強磁性層）であるＮｉＦｅを積層しつつ、ＣｏＦｅＢとＮｉＦeの間にＲｕ層を配置した。ここで、Ｒｕ層を配置したのは、ＣｏＦｅＢの結晶性を保つためである。すなわち、Ｒｕ層はＣｏＦｅＢ層とＮｉＦｅ層の両層の結晶成長を分離する、すなわち、ＣｏＦｅＢ層の結晶構造とＮｉＦｅ層の結晶構造とが互いに影響しない状態で結晶化を行わせるように作用するとともに、両層をＲＫＫＹ相互作用により磁気的に結合させる。本実施例では、ＲＫＫＹ相互作用が強磁性的に働く、すなわち、ＣｏＦｅＢ層とＮｉＦｅ層の磁化が平行状態を保つように、Ｒｕ膜厚を０．４ｎｍに設定した。なお、ＲＫＫＹ相互作用によって相互作用する二つの磁性層が平行状態を保とうとするか反平行状態を保とうとするかは、一般に磁性層の間に配置する非磁性金属層の膜厚に依存している。【００２８】
以下、本実施例の効果を、強磁性固定層と強磁性自由層の磁化の組み合わせを、磁化反転電流を流して反平行から平行状態にする場合について示す。強磁性固定層から流れるスピン偏極した電子は３ｎｍのＣｏＦｅＢ強磁性層ではスピン偏極をある程度残したままＮｉＦｅ層まで到達する。そして、ＮｉＦｅ層は飽和磁化が小さいため、ＣｏＦｅＢ層よりも低い電流密度で磁化反転する。ＮｉＦｅ層とＣｏＦｅＢ層はＲｕを介してＲＫＫＹ相互作用による強磁性的な結合、つまり互いに平行になろうとするような磁性結合をしているため、ＮｉＦｅ層の磁化反転に伴ってＣｏＦｅＢ層も磁化反転し、結果としてＣｏＦｅＢ単層の強磁性自由層よりも低い電流密度で磁化反転が実現する。ここで、ＮｉＦｅ層とＣｏＦｅＢ層が強磁性結合するようにＲｕ層の膜厚が決められていることは重要である。なぜならば、もし反強磁性結合しているならば、ＮｉＦｅ層と強磁性固定層の磁化は平行状態であるから、ＮｉＦｅ層に達したスピン偏極した電子は、ＮｉＦｅ層の磁化を固定する向きに働くため、むしろ強磁性自由層の磁化反転は起こりづらいことになる。強磁性固定層と強磁性自由層が平行の場合である状態から、磁化反転電流を流して反平行状態にする場合についても、強磁性固定層界面で反射したスピン偏極した電子について、同様の効果が得られ、本実施例により磁化反転電流の低減の効果が現れる。【００２９】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形、変更および組み合わせが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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