利用Co/Fe复合层增强MgO基磁隧道结的巨大垂直磁各向异性
材料科学
2021-02-17 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
具有垂直磁各向异性的磁隧道结构成了自旋转移矩磁随机存取存储器(STT-MRAM)的基础，其具有非易失性、速度快、密度高、写入耐久次数近乎无限以及功耗低的特点。基于密度泛函理论(DFT)计算，我们提出了一种替代性的磁隧道结设计，其包含Fe(n)Co(m)Fe(n)/MgO存储层，利用Fe/MgO的界面垂直各向异性以及体心立方Co中发现的应力诱导体各向异性，将垂直磁各向异性(PMA)大幅提升至数mJ/m2。这种巨大的增强在增加薄膜厚度时主导了退磁能。由Julliere模型估算的隧穿磁阻(TMR)与纯Fe/MgO情形相当。我们讨论了该结构在实际制备中的优势与缺陷，并提出以Fe(3ML)Co(4ML)Fe(3ML)作为基于MgO的STT-MRAM单元的存储层。应变体心立方Co中的大PMA在Bruno模型框架下由MgO施加的应变以及随之发生的dyz和dz2少数自旋能带能量变化所解释。
引用
@article{arxiv.2007.15940,
title = {Giant perpendicular magnetic anisotropy enhancement in MgO-based magnetic tunnel junction by using Co/Fe composite layer},
author = {Libor Vojáček and Fatima Ibrahim and Ali Hallal and Bernard Dieny and Mairbek Chshiev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.15940},
year = {2021}
}
备注
20 pages, 3 figures and supporting information