[00080377]一种磁性器件及制备方法

技术领域

本发明涉及一种磁性器件及这种器件的制备方法和用途。

背景技术

磁性纳米环由于存在稳定的顺时针和逆时针旋转的涡旋态磁畴，其优良的性 能广泛用于设计制造磁存储介质或磁记录器件以及磁性开关器件。如中国专利 CN2008102223121 公开的一种利用铁磁性纳米环巨磁电阻效应的可作为存储元 件的磁场传感器，又如美国专利 US7,002,839B2 公开的环状存储元件。

对于磁随机存储器或磁性存储元件的读写装置而言，要求具有低的翻转场。 其翻转场与磁性纳米环器件的结构，环间磁相互作用，材料，环尺寸，环宽和厚 度等都有很大的关系。对于材料而言，软磁材料能获得较低的翻转场，比如 NiFe 合金，Co 等。对于环尺寸而言，环半径越小，涡旋态到洋葱态的翻转场就越大， 而环宽越大，涡旋态到洋葱态的翻转场就越小。过大的环半径使得存储密度降低。 过大的环宽，又会导致其涡旋态不稳定。厚度越小，信噪比会降低并且涡旋态的 稳定度也会下降。据报道对于厚度为 12 纳米的单个 Co 纳米环，其环半径为 520 纳米，环宽为 175 纳米，其涡旋态到洋葱态的翻转场为 410 奥斯特，而随着环宽 减小到 110 纳米，其翻转场为 850 奥斯特。而厚度为 50 纳米的单个 NiFe 合金纳 米环，其环半径为 1200 纳米，环宽为 300 纳米，其涡旋态到洋葱态的翻转场为 530 奥斯特。所以选择合适的环半径，环宽和厚度，对于磁随机存储器而言是非 常有必要的，但这方面的研究已经很多。随着记录密度的增大，磁相互作用对稳 定的涡旋态的影响变得至关重要，但是这方面的研究还不多。

另一方面，现有的磁存储元件及读写装置均只有两种状态，显然，如果能够 多一种状态将会使应用领域得以扩展。

在单个磁性纳米环结构中，由于存在顺时针和逆时针旋转的涡旋态磁畴结 构，磁存储的单位可以通过涡旋态旋转方向的不同分别定义为“0”和“1”.如果 磁性纳米环有更多稳定的磁畴态，在定义二进制的基础上，可以得到更多的代码， 编码信息可以更加灵活。并且这对于磁性开关器件而言，将能得到灵活性更大的 开关信息编译。

发明内容

本发明提供一种较现有技术具有更低翻转场的磁性器件，同时提供这种器件 的制备方法和用途。

本发明的这种磁性器件，包括绝缘材料的衬底和附着于衬底上的由软磁材料 构成的单元，所述的单元是由厚度为 20～80nm 软磁材料薄膜构成的两个相近或 相连的等边矩形环构成，其中：矩形边长为 100nm～1μm，矩形边长∶环厚度 等于 10:1～2:1，两环间的间距等于 50 nm～两环相连处共用一个环边，且所述单 元中的两个矩形环的尖角均导圆。本发明中所述的软磁材料是指具有低矫顽力和 高磁导率的磁性材料，例如：CoFe，CoFeB, Fe，Ni，也可用多层膜结构，如 CoFe/NiFe 等。