基于Mn基二元合金的磁性随机存储器研究进展
Abstract
<p indent="0mm">Mn基二元合金Mn<italic><sub>x</sub></italic>Ga和Mn<italic><sub>x</sub></italic>Al等因其超大的垂直磁各向异性能、较高的自旋极化度和较小的磁阻尼因子等特点, 成为制备高密度磁随机存储器(Magnetic Random Access Memory, MRAM)的理想电极材料, 在过去十多年中受到了特别关注. 本文概述了垂直磁化Mn基二元合金薄膜的晶格结构、磁学性质及其在磁性隧道结和自旋轨道力矩效应器件中应用的研究进展. 首先, 详细讨论了<italic>L</italic>1<sub>0</sub>-Mn<italic><sub>x</sub></italic>Ga, <italic>D</italic>0<sub>22</sub>-Mn<italic><sub>x</sub></italic>Ga和<italic>L</italic>1<sub>0</sub>-Mn<italic><sub>x</sub></italic>Al薄膜的晶格结构、外延生长方法、磁学特性以及交换耦合行为, 着重分析了生长条件对材料垂直磁各向异性、磁阻尼因子和自旋极化率等关键参数的影响. 然后, 总结了基于Mn<italic><sub>x</sub></italic>Ga和Mn<italic><sub>x</sub></italic>Al的磁性隧道结相关研究, 包括隧穿磁电阻效应的实验与理论分析, 探讨了通过引入Heusler合金缓冲层或金属插层等界面工程提升隧穿磁电阻效应的技术方案, 并分析了晶格失配和界面缺陷对器件性能的制约. 阐述了Mn基二元合金中自旋轨道力矩驱动的磁化翻转现象, 特别是在<italic>D</italic>0<sub>22</sub>-Mn<sub>3</sub>Ga/Pt, <italic>L</italic>1<sub>0</sub>-MnGa/FeMn等相关双层膜中观察到的无场磁化翻转行为, 揭示了界面耦合和材料设计对降低临界翻转电流密度和提高翻转效率的关键作用. 最后, 对垂直磁化的Mn<italic><sub>x</sub></italic>Ga, Mn<italic><sub>x</sub></italic>Al材料在MRAM中的应用前景进行了展望.</p>
