一種磁性器件及制備方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁性器件及這種器件的制備方法和用途。

背景技術(shù)

磁性納米環(huán)由于存在穩定的順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉的渦旋態(tài)磁疇，其優(yōu)良的性能廣泛用于設計制造磁存儲介質(zhì)或磁記錄器件以及磁性開(kāi)關(guān)器件。如中國專(zhuān)利CN2008102223121公開(kāi)的一種利用鐵磁性納米環(huán)巨磁電阻效應的可作為存儲元件的磁場(chǎng)傳感器，又如美國專(zhuān)利US7,002,839B2公開(kāi)的環(huán)狀存儲元件。

對于磁隨機存儲器或磁性存儲元件的讀寫(xiě)裝置而言，要求具有低的翻轉場(chǎng)。其翻轉場(chǎng)與磁性納米環(huán)器件的結構，環(huán)間磁相互作用，材料，環(huán)尺寸，環(huán)寬和厚度等都有很大的關(guān)系。對于材料而言，軟磁材料能獲得較低的翻轉場(chǎng)，比如NiFe合金，Co等。對于環(huán)尺寸而言，環(huán)半徑越小，渦旋態(tài)到洋蔥態(tài)的翻轉場(chǎng)就越大，而環(huán)寬越大，渦旋態(tài)到洋蔥態(tài)的翻轉場(chǎng)就越小。過(guò)大的環(huán)半徑使得存儲密度降低。過(guò)大的環(huán)寬，又會(huì )導致其渦旋態(tài)不穩定。厚度越小，信噪比會(huì )降低并且渦旋態(tài)的穩定度也會(huì )下降。據報道對于厚度為12納米的單個(gè)Co納米環(huán)，其環(huán)半徑為520納米，環(huán)寬為175納米，其渦旋態(tài)到洋蔥態(tài)的翻轉場(chǎng)為410奧斯特，而隨著(zhù)環(huán)寬減小到110納米，其翻轉場(chǎng)為850奧斯特。而厚度為50納米的單個(gè)NiFe合金納米環(huán)，其環(huán)半徑為1200納米，環(huán)寬為300納米，其渦旋態(tài)到洋蔥態(tài)的翻轉場(chǎng)為530奧斯特。所以選擇合適的環(huán)半徑，環(huán)寬和厚度，對于磁隨機存儲器而言是非常有必要的，但這方面的研究已經(jīng)很多。隨著(zhù)記錄密度的增大，磁相互作用對穩定的渦旋態(tài)的影響變得至關(guān)重要，但是這方面的研究還不多。

另一方面，現有的磁存儲元件及讀寫(xiě)裝置均只有兩種狀態(tài)，顯然，如果能夠多一種狀態(tài)將會(huì )使應用領(lǐng)域得以擴展。

在單個(gè)磁性納米環(huán)結構中，由于存在順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉的渦旋態(tài)磁疇結構，磁存儲的單位可以通過(guò)渦旋態(tài)旋轉方向的不同分別定義為“0”和“1”.如果磁性納米環(huán)有更多穩定的磁疇態(tài)，在定義二進(jìn)制的基礎上，可以得到更多的代碼，編碼信息可以更加靈活。并且這對于磁性開(kāi)關(guān)器件而言，將能得到靈活性更大的開(kāi)關(guān)信息編譯。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種較現有技術(shù)具有更低翻轉場(chǎng)的磁性器件，同時(shí)提供這種器件的制備方法和用途。

本發(fā)明的這種磁性器件，包括絕緣材料的襯底和附著(zhù)于襯底上的由軟磁材料構成的單元，所述的單元是由厚度為20～80nm軟磁材料薄膜構成的兩個(gè)相近或相連的等邊矩形環(huán)構成，其中：矩形邊長(cháng)為100nm～1μm，矩形邊長(cháng)∶環(huán)厚度等于10:1～2:1，兩環(huán)間的間距等于50 nm～兩環(huán)相連處共用一個(gè)環(huán)邊，且所述單元中的兩個(gè)矩形環(huán)的尖角均導圓。本發(fā)明中所述的軟磁材料是指具有低矯頑力和高磁導率的磁性材料，例如：CoFe，CoFeB, Fe，Ni，也可用多層膜結構，如CoFe/NiFe等。

技術(shù)負責人： 李喜玲 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院