專利名稱：：具有自旋極化電流的射頻振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用磁薄膜系統(tǒng)技術(shù)的射頻振蕩器的領(lǐng)域。這些射頻振蕩器在基本為GHz或稍微小于GHz到幾十GHz的頻譜上工作。本發(fā)明在電信領(lǐng)域、特別是在移動通信領(lǐng)域中得到具體的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：近年來，移動電話(手機、便攜式電話)的顯著增長促使該領(lǐng)域中的專業(yè)人員持續(xù)提供更多的新產(chǎn)品和業(yè)務(wù)。更具體地，多媒體的出現(xiàn)激勵這些專業(yè)人員將大量應(yīng)用集成到移動電話中。除了到無線個人局域網(wǎng)(WPAN，WirelessPersonalAreaNetwork)的連接性以外，這些新的應(yīng)用還需要到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的多連接性，藍牙(Bluetooth)是這種技術(shù)的一個例子，已經(jīng)作為新標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15的基礎(chǔ)。因此，在這種情況下，為了符合各種標(biāo)準(zhǔn)，這些新產(chǎn)品的電子設(shè)備必須能夠在非常寬的頻帶范圍上工作。作為舉例，在電信通信中使用的頻帶中會遇到下面不同的頻帶范圍。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>W-CDMA:快帶碼分多址超f夢肌"；絲識身(Ot'^l絲J正如已知的，主要由頻率合成器，即射頻傳感器中用于產(chǎn)生信號的栽波頻率的器件，決定接收器在靈敏性和選擇性兩方面的電性能。為了覆蓋上述不同的頻率范圍，多標(biāo)準(zhǔn)、多頻帶設(shè)備需要使用大量射頻振蕩器。已知的振蕩器包括LC諧振器(resonator),其具有相對低的品質(zhì)系數(shù)或品質(zhì)因子Q=f/。f(在所討論的頻帶中是4至10)。使用這種諧振器制作的振蕩器尤其在光鐠純度(相位抖動)方面具有平均性能。另外，通過可變MOS型電容(C)的協(xié)助獲得頻率的可調(diào)性，并且可調(diào)性低，這是因為可獲得的頻率變化是栽波頻率值的20%級別的。不僅如此，分配給電信通信的頻帶日益變得飽和，因此危及所述頻帶的靜態(tài)分配原則。為了解決該飽和問題，一種解決方案是利用動態(tài)頻率分配。該原理依賴于分析頻鐠的能力，就lGHz至10GHz的電信通信的應(yīng)用而言，該原理依賴于識別未占用的頻帶以便能夠使用它們的能力。這被稱為"無線電機會(radio-opportunistic)，，系統(tǒng)。然而，為了使用這種動態(tài)頻率分配原理，所討論的設(shè)備，在這種情況下是移動電話，必須具有頻帶非常寬的振蕩器，并且在相位抖動方面提供非常好的性能，因此提供高的品質(zhì)因子。該要求實際上排除了需JH吏用復(fù)雜且昂貴的結(jié)構(gòu)的基于LC諧振器的振蕩器。一種能夠滿足這些要求的技術(shù)方案可以是使用自旋電子射頻振蕩器(spintronicradio-frequencyoscillator)。因此，4吏用這種振蕩器可以獲得具有高品質(zhì)因子Q的寬頻帶和直接的頻率可調(diào)性，而且可以使用相對簡單的結(jié)構(gòu)。自旋電子學(xué)使用電子的自旋作為附加自由度以產(chǎn)生新的效果。電流的自旋極化是"上旋"型傳導(dǎo)電子(即平行于局部磁化)的擴散和"下旋"型傳導(dǎo)電子(即反平行于局部磁化)的擴散之間的不對稱的結(jié)果。這種不對稱在上旋和下旋的兩個通道之間產(chǎn)生不對稱的傳導(dǎo)性，因此產(chǎn)生電流的凈自旋極化。電流的這種自旋極化產(chǎn)生磁多層中的磁阻現(xiàn)象例如巨磁電阻(Baibich,M.，Broto，J,M.，F(xiàn)ert，A.，NguyenVanDau，F(xiàn)"Petroff，F(xiàn)"Etienne,P"Creuzet，G"Friederch，A.andChazelas，j.，"G/"m《Phys.Rev丄ett"61(1988)2472)，或者隧道磁阻(Moodera,JS"Kinder,LR"Wong，TM.andMeservey，R""Z^fge附flg/iCo/^/5/fl/iceWno附fe附/em似re/"y^m附"^i幼'c幼/wy/附似""e/y簡"/o"s"，F(xiàn)hys，Rev丄ett74，(1995)3273-6)。此夕卜，還觀察到在不存在任何外部磁場的情況下自旋極化電流通it^薄膜可以引起磁化的反轉(zhuǎn)(Katine,J.A.,Albert,F.J.，Buhrman,R.A.，Myers,E.B.，andRalph,D.C.，"Cwfr^-DnVe"A/^iCfeflftVm7everafl/5/7/"-胸ve五xcto/o/w/"CV/C"/CV>ft7/"/"s",Phys.Rev.Lett.84,3149(2000))o極化電流還可以產(chǎn)生不間斷磁激勵，也稱為"振蕩，，(Kiselev，S.I.，Sankey，J.C.,Krivorotov,I.N.,Emley,N.C.，Schoelkopf，R.J.，Buhrman，R.A"andRalph,D.C""Af/cw廂wosc,7toVms"^"i've"6j;fls/7//i-/w/"/*/z^/cwrmi,"，Nature,425，380(2003))。利用在磁阻器件中產(chǎn)生不間斷磁激勵的效應(yīng)使得可以將這種效應(yīng)轉(zhuǎn)變成可以直接在電子電路中使用并因此能夠直接在頻率級別動作的電阻調(diào)制。文件US5695864描述了利用上述物理原理的各種ii^。其特別描述了自旋極化電流流過的磁層的磁化的旋進(precession).下面，與圖l相關(guān)地詳細描述所使用的物理原理。在三層磁性結(jié)構(gòu)的情況下，兩個磁層(1和2)被非磁層(3)分開(術(shù)語"非磁，，意為反磁性的(diamagnetic)或順磁性的(paramagnetic))。該中間層(3)也稱為"隔離物"。其厚度要足夠小以使其能夠傳輸自旋極化電流，并且要足夠大以保證由其分開的層(1和2)之間磁去耦。層(1)在其具有固定的磁化方向的意義上是所謂的"錨定(anchored)"鐵磁層。一般來說，該層(1)耦合到反鐵磁層，反鐵磁層的功能是錨定所述層(1)，使得在對該裝置施加電流時所述層(1)的磁化不翻轉(zhuǎn)。例如在文件US-A-5883725中所描述的，該層(1)還可以由若干層構(gòu)成，以建立所謂的"合成反鐵磁，，層。該層(1)被稱為"極化器(polariser)，，。實際上，由于其固定的磁化方向，該層(1)引起流過其的電流的自旋極化。如上所述，在磁材料中，具有平行于局部磁化的自旋(上旋)的電子的傳導(dǎo)率不同于具有相反的自旋(下旋)的電子的傳導(dǎo)率。因而，在具有不同的磁性的兩個層之間的界面處的反射和透射是取決于自旋的現(xiàn)象。到達層(1)和隔離物(3)之間的界面的傳導(dǎo)電子大部分具有取決于所使用的材料的性質(zhì)的自旋類型(上旋或下旋)。對于層(1)(極化器)，選擇具有足夠厚度的鐵磁層來保證最大的電流極化，或者選擇具有適當(dāng)厚度的"合成反鐵磁，，(SAF，syntheticantiferromagnetic)層來達到相同的目的。使用垂直于層平面的傳輸幾何，已知特征長度是所謂的自旋擴散長度(Valet，T.，F(xiàn)ert，A.，"77i^wj/7ef7;ewrf/cw/flr柳fl^i^msi加McezVi柳flg"C/c附M/,/,flj^s1，，,Phys.Rev.B48,7099(1993))。因此，對于極化層，術(shù)語"足夠厚度"意為相對于該自旋擴散長度足夠大的厚度(一般環(huán)境溫度下在Ni8。Fe2。中為5nm)。顯然，極化層可以包括一個或多個層(例如，NiFe/CoFe雙層或者多層層疊的復(fù)合層(CoFelnm/Cu0.3nm)3/CoFelnm),以促進電流的極化或縮短自旋擴散長度。如果隔離物(3)的厚度足夠小，則幾乎完全保持以直角流過這些層的電流的極化，直到其到達隔離物(3)和層(2)之間的界面。該層(2)是軟磁即所謂的"自由(free)，，層，例如其磁化方向可以容易地被弱外部場的影響改變(一般是由NisoFe2o坡莫合金(Permalloy)或CoFe合金制成的層或者通過將諸如NiFe/CoFe的兩個層相關(guān)聯(lián)而形成的層)。在層(2)和層(3)之間的界面的層面處，在自旋極化電流和層(2)的磁矩之間發(fā)生自旋轉(zhuǎn)移。如果后者和(由層(1)的磁化賦予的)自旋極化方向不共線，則電流影響層(2)的磁化以使其旋轉(zhuǎn)(旋進)。自旋轉(zhuǎn)移扭矩的符號取決于所施加電流的方向-如果傳導(dǎo)電子從極化器(1)移動到層(2),則自旋轉(zhuǎn)移扭矩使所述層(2)的磁^fb的朝向平行于層(1)的磁化；-相反，如果傳導(dǎo)電子從層(2)移動到極化器(1),則所述扭矩使層(2)的磁化的朝向反平行于層(1)的磁化。已經(jīng)證明，根據(jù)電流的幅值或者甚至根據(jù)所施加的外部磁場可以檢測到兩種截然不同的效果畫首先，層(2)的磁化的反轉(zhuǎn)；根據(jù)電流的幅值或者甚至根據(jù)外部磁場，該反轉(zhuǎn)可以是磁滯或可逆的；在生產(chǎn)隨M取存儲器的情況下，這種現(xiàn)象還可以用作寫入信息的手段，也稱為MRAM;-此外，層(2)的磁矩的不間斷旋進狀態(tài)的激勵這是在本發(fā)明的框架內(nèi)所使用的效應(yīng)。當(dāng)考慮層(2)的磁矩的不間斷旋進時，通過微波頻率測量，具體地根據(jù)所施加電流的相對強度，揭示了若干模式-模式A:4^磁諧振(FMR,ferromagneticresonance)類型的小角度旋進對于相對弱強度的電流發(fā)生這種旋進模式，其特征表現(xiàn)為具有不依賴于所施加的電流的給定頻率的信號；-模式B:大角度旋進如果所施加的電流增加到特定閾值以上則發(fā)生這種旋進模式，其特征表現(xiàn)為依賴于所施加的電流的標(biāo)定頻率(markedfrequency);-模式C:針對除了弱磁場以外的中強度電流的微波RTS噪聲。在這些務(wù)泮下測得的光鐠在1Ghz周圍顯示非常寬、非常高的幅值峰。在本發(fā)明的情況下，所利用的行為是通過影響電流或優(yōu)選地通過影響電流和外部磁場二者可調(diào)節(jié)旋進頻率的那些行為。在磁阻裝置或器件中集成納米結(jié)構(gòu)上的這種結(jié)構(gòu)。在金屬系統(tǒng)中的巨磁電阻(GMR，giantmagnetoresistance)或金屬絕緣體磁金屬隧道結(jié)(metal-insulator-magnetic-metaltunneljunction)中的隨it^阻(TMR，tunnelmagnetoresistance)的'清;兄下，磁4fc旋進導(dǎo)致在沿垂直于層平面的方向(CCP或CMnwifto尸/flwe(逸諒:f"f面)幾何)施加電流時測得的電阻變化。不討論被視為本領(lǐng)域4支術(shù)人員所已知的細節(jié)，被稱為TMR或MTJ的磁隧道結(jié)以其最筒單的方式包括兩個磁層，可以改變它們的磁化的相對朝向，并且層被絕緣層分開。所使用的磁阻器件利用以兩種不同的方式制成的疊層(stack):國所謂的"點接觸，，疊層，其中不使用納米圖案刻蝕有源層(層l、層2、層3)，或如果Y吏用納米圖案刻蝕有源層，則使用非常大的圖案(大約pm2)來制備有源層；通過外部納米尖端(例如，原子力顯^L鏡的尖端)或內(nèi)部納米尖端(絲網(wǎng)打印柱(screenprintedpillar))來產(chǎn)生層(2)上方一般為50nm的極窄的金屬接觸部。-"柱"型疊層刻蝕所有層來制備具有l(wèi)OOnm量級的直徑的柱；為了防止在層(1)和層(2)之間產(chǎn)生顯著的靜磁作用，有時不刻蝕層(1)。當(dāng)電流垂直于層平面流過第一種類型的器件時，所有電流線向納米接觸部(點接觸)會聚，并且以錐體形向疊層內(nèi)部發(fā)散，錐體的形狀取決于各個層的電阻。在第二種情況下，在柱幾何形狀的情況下，電流幾乎均勻地流過柱的整個橫截面。通過孩誠仿真已經(jīng)證明，所謂的"點接觸"法在使由邊緣效應(yīng)所產(chǎn)生的不連貫(incoherent)激勵的發(fā)生最小化方面對于制造射頻振蕩器更有利。圖2(柱)和圖3(點接觸)示出這兩種類型的疊層。關(guān)于這些結(jié)構(gòu)，文件FR2817999描述了當(dāng)極化器(層l)沿垂直于構(gòu)成磁阻器件的層的平面的方向^L磁化并且層(2)的力矩朝向平行于界面的方向時，引起所i^化的旋進所需的臨界電流可以減小。雖然在理論層面上如此描述的磁阻器件使得可以實現(xiàn)滿足工業(yè)制造要求(寬頻率范圍、可以進行動態(tài)頻率分配、高品質(zhì)因子Q)的射頻振蕩器，然而很明顯這些器件的實際品質(zhì)取決于流過層的電流所產(chǎn)生的磁化旋進的一致性。術(shù)語"磁化旋進的一致性"表示相對于產(chǎn)生不一致的多個小的激勵，磁化在整個結(jié)構(gòu)中在電流片的整個范圍上(即如果存在納米接觸，則在自由上)以單個單位移動。因而，越大的一致性產(chǎn)生頻率越窄且幅值越小的振蕩信號本發(fā)明的目的是提出一種增大磁化旋進的動態(tài)運動的一致性的方式。因為幅值的減小不是所希望的效果，因此在獲得了頻率窄化之后，將進行嘗試以增大幅值。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明涉及一種包括磁阻器件的射頻振蕩器，自旋極化電流在該磁阻器件中流動，所述器件包括至少如下層的疊層-第一所謂的"錨定，，磁層，其具有固定的>#化方向，-》-非磁層，其插入在上述兩個層之間，旨在保證所述層的磁去耦合；以及使所述層中電子的流動垂直于這些層、并且如果可應(yīng)用對該結(jié)構(gòu)施加外部磁場的裝置。根據(jù)本發(fā)明，對于波長等于或小于流過構(gòu)成磁阻器件的疊層的電流的圓錐或圓柱范圍的磁激勵，第二磁層具有高激勵阻尼因子(比在具有相同幾何形狀的相同材料的單一(simple)層中測得的阻尼因子至少大10%)。在本說明書的其余部分，為了簡潔，將也稱為"吉爾伯特阻尼因子(Gilbertdampingfactor)"的激勵阻尼因子筒單地稱為"阻尼"。換句話說，選擇所述第二磁層，使得當(dāng)受到錨定層產(chǎn)生的自旋極化電流的作用時，并且如果可應(yīng)用，受到施加的外部磁場作用時，其磁4匕以一致、不間斷的方式旋進。換句話說，本發(fā)明的目的是以盡可能一致的旋進動態(tài)過程，由來自用作極化器的錨定層的自旋極化電流的影響引起也稱為"自由層"的所述第二層的極化的旋進，即，磁化行為如作為一個單元旋轉(zhuǎn)的單個物體，而不是作為局部無序磁化的隨機小激勵的結(jié)果。在絕對化方面，目標(biāo)是保iiWt化盡可能保持單域(singledomain)(宏自旋)。這樣，所述第二層的磁化動態(tài)過程比單一層的磁化動態(tài)過程更一致，例如層是由鈷、鎳或鐵或兩種這些金屬的合金制成的，并且具有相同的幾何形狀、相同的磁化配置、在相同的條件下流過自旋電流、并且如果可應(yīng)用施加外部磁場。針對波長等于或小于通過構(gòu)成磁阻器件的疊層的圓錐或圓柱體的范圍的磁激勵，各種方法用于獲得第二磁層的顯著阻尼?？梢允褂蒙鲜鍪沟每梢猿杀壤卦龃蠹钭枘嵋蜃拥娜魏畏绞絹韺崿F(xiàn)本發(fā)明。下面說明三種主要方式。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，通過將反鐵磁層與所述第二層相關(guān)聯(lián)來獲得該阻尼，該AFM層位于與隔離物或順磁層相對的所述層的表面上。這種耦合增大了吉爾伯特阻尼。此外，由鐵磁性/反鐵磁性耦合施加的恢復(fù)力促進一致動態(tài)磁化運動。典型地，該反鐵磁層可以包括厚度為3至10nm的Ir2。Mn8()，或者可以由一^jf度為5至12nm的FeMn或一;fe^度為8至30nm的PtMn制成。優(yōu)選地，該^^鐵磁層是基于金屬的非氧化物的層，以l更不過多地減小作為堆疊層的一部分的柱的串聯(lián)電阻。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，對于所述第二層，通過使用具有高交換剛度(exchangestiffness)常數(shù)的材料來獲得該阻尼。實際上，因為交換作用強迫自旋保持彼此平行，所以使得短波長激勵難以H因而，相對于針對具有較低交換常數(shù)的層所獲得的阻尼，短波長激勵的阻尼增大。在通常稱為"it^敏度，，的該常數(shù)和居里溫度(Curietemperature)之間有特定的相關(guān)性。優(yōu)選選擇富含鈷并且由于其高居里溫度而廣為人知的材料(例如CoFe合金)。此外，可以通過使用具有低磁矩的磁性材料(例如包含10%至20%的硼的CoFeB合金優(yōu)于具有較高力矩的CoFe合金)來提高旋進的一致性，這些磁性材料具有使與存在于器件的邊緣處的強去磁場相關(guān)聯(lián)的磁不均勻效應(yīng)最小化的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，通過將不同的鑭系雜質(zhì)加入到所述第二磁層來增大該阻尼。舉例來說，這些雜質(zhì)可以包括一般從0.01%至2%(原子百分比)的低比例的鋱。根據(jù)本發(fā)明，沿位于層平面內(nèi)或外的優(yōu)化方向錨定所述第一和第二磁層。優(yōu)化方向，使得旋進運動的幅值盡可能大，以便產(chǎn)生具有最大可能幅值的RF信號。例如，可以通il基于包含Slonczewski的自旋轉(zhuǎn)移項的LandauLifshitzGilbert方程的動態(tài)宏自旋建模來指導(dǎo)該優(yōu)化，然后對其進行實^節(jié)。根據(jù)與上述第二實施例類似的本發(fā)明的另一實施例，磁化旋進的所述第二磁層不耦合到鄰近的反鐵磁層，但是將所述第二磁層首先在與和第一非磁層的界面相對的界面上與第二非磁層相關(guān)聯(lián)，其次在該第二層的另一側(cè)，將所述第二磁層與極化層相關(guān)聯(lián)，該極化層功能類似于第一極化層的功能。這樣，所述第二磁層的磁化經(jīng)受兩個極化層的自旋轉(zhuǎn)移效應(yīng)，這使得可以增強使磁化旋進的現(xiàn)象的效力。一般來說，兩個極化層的磁化方向是不相同的，甚至可以U本反平行或正交的(一個極化層基本上在一個平面上^1>^化，而另一個層在該平面外)。本發(fā)明使得可以實現(xiàn)非常一致的層(2)的磁化旋進，并且具有超過10,000、可能超過20,000的品質(zhì)因子。通過以下僅作為例子參考附圖所給出的對實施例的說明，實現(xiàn)本發(fā)明的方式及其產(chǎn)生的優(yōu)點將更容易理解。如上所述，圖l是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁阻器件的堆疊層的示意圖。圖2和圖3示出不同類型的這些層的堆疊。圖4和圖5示意性地示出本發(fā)明的兩個實施例。圖6a和圖6b示出本發(fā)明對作為本發(fā)明的主題的結(jié)構(gòu)的激勵光鐠所產(chǎn)生的有益效果。這樣，圖6a示出針對流過該結(jié)構(gòu)的不同電流的激勵光鐠，被激勵的層是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單一CoFe層。圖6b示出當(dāng)由IrMn反鐵磁層適度錨定該同一CoFe層時由于電流效應(yīng)而產(chǎn)生的對激勵線的精細度(fineness)的改進。圖6b還示出作為流過該結(jié)構(gòu)的電流的函數(shù)的激勵線的可調(diào)性。具體實施例方式為了生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的射頻振蕩器，使用包括與參考圖2和3所描述的類型相同的類型的疊層的磁阻器件。該疊層插入在兩個電流導(dǎo)線(lead)之間，導(dǎo)線與所述疊層的兩個最外層的接觸部是由銅或金制成的。如果該疊層的幾何形狀是圓柱形的，則該堆疊的幾何形狀的具體特征在于其寬度或其直徑。該所謂的"錨定層"疊層的層(1)具有固定的磁化方向。該層(1)可以是例如由鈷或CoFe或NiFe合金制成的相對厚(100nm級別)的單一層。該層的厚度必須是制造該層的材料的自旋擴散長度的同一量級的或超過制造該層的材料的自旋擴散長度。為了減小該自旋擴散長度，還可以通過插入幾個(一fcl2到4個)具有0.2至0.5nm級別的厚度的非常精細的銅、4艮和金層來層積該層。這些插入的層足夠精細以保證整個層積層的強交換耦合，使得保持該層的強錨定。這種層積錨定層的典型組成可以是(CoFelnm/Cu0.3nm)3/CoFelnm。但是還可以包括CoFe3nm/Ru0.7nm/CoFe2.5nm類型的合成反鐵磁(SAF)層。所選擇的Ru厚度一般從0.6nm到lnm，以保證兩個CoFe層之間的強反鐵磁性耦合。此外，在構(gòu)成該SAF層的兩個層中，至少最接近自由層的CoFe層可以通過插入精細的Cu層來層積，以減小其自旋擴散長度。另外，在這兩種配置中，可以通過與反鐵磁層(4)進行交換來錨定單一層和SAF層(見圖4和圖5)。該反鐵磁層可以由厚度為6至lOnm的11*201\11180或厚度為15至30nm的PtsoMii5o制成。該層(1)主要實現(xiàn)極化器的功能。因而，垂直于構(gòu)成磁阻器件的層平面流過這些層并且被極化器反射或者透射的電流電子以自旋方向被極化，該自旋方向平行于層(1)和與反鐵磁層(4)相接觸的層相對的界面兩者上的磁化。不管是單一的(圖5)還是合成的(圖4)，該層(1)在其與接M鐵磁層(4)的表面相對的表面上接收用作隔離物的另一個層(3)。該層是金屬的(一般是5nm至10nm的厚銅層)，或者包括一般0.5至1.5nm厚的鋁氧化物類型(氧化鋁A1203)或一般0.5至3nm厚的鎂氧化物類型(MgO)的精細絕緣層。最后，可以改變層(2)的性質(zhì)。一般而言，該層(2)的厚度小于層(1)的厚度。其首先可以包括單一磁層，所i^層具有與錨定層(1)的合成反鐵磁性結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)層(5)的厚度相當(dāng)?shù)暮穸取８鶕?jù)第一實施例(圖5)，該層(2)與反鐵磁層(6)耦合，該反鐵磁層(6)獨立地設(shè)置在與層(2)和隔離物(3)之間的界面相對的層(2)的表面上。該反鐵磁層還可以由從Ir2。Mn8。、FeMn和PtMn中選擇的材料制成。該反鐵磁層將改變層(2)的磁化的相關(guān)自由度。然而，通過改變該反鐵磁層的厚度或通過(沿著層(2)和(6)之間的界面)引入(0.1至0.5級別的厚度的)諸如Cu或Pt的非磁性材料的超精細層，可以保證產(chǎn)生的耦合比錨定層或極化器(1)的耦合弱，從而使得層(2)的磁化實現(xiàn)旋進，并且反鐵磁層(6)固有的去耦合有助于保持所^化的一致。優(yōu)化研究證明與該旋進相對應(yīng)的信號甚至具有比與沒有相關(guān)聯(lián)的反鐵磁層的同一層相對應(yīng)的信號高10倍的功率。由于通過具有相關(guān)聯(lián)的反鐵磁層(6)的界面進行的交換作用而產(chǎn)生的層(2)的磁化旋進的一致性的改善解釋了這種信號功率的增大(見圖6)。這種交換作用對旋，化施加均勻的恢復(fù)力，并且通it^目同的一致性促進旋i^化運動。還觀察到鐵磁性/反鐵磁性耦合產(chǎn)生增大的吉爾伯特阻尼(增加量合計為反鐵磁層的阻擋溫度的幾乎+10%至+400%)，這導(dǎo)致系統(tǒng)中的強磁激勵衰減，從而有助于保持良好的磁化一致性。在本發(fā)明的另一變形例中，將基于鑭系的雜質(zhì)、尤其是鋱的摻雜以0.01%至2%(原子百分比)的比例引入到層(2)中。已經(jīng)證明，通過這種摻雜，可以增大激勵阻尼因子，即"吉爾伯特阻尼因子，，(Russek等，Journ.Appl.Phys.91(2002)8659)。需要說明，吉爾伯特阻尼因子不必增大太多，因為這會導(dǎo)致需要流過該結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生不間斷磁化旋進運動的臨界電流的過度增加。因此，必須進行折衷——這一般對應(yīng)于0.01至0.05的吉爾伯特阻尼。這種適度的阻尼使得可以使短波長激勵減弱，特別是使具有比磁阻疊層的大小短的波長的短波長激勵減弱，這是不希望的，因為其破壞旋進一致性。然而，該阻尼不要太強，從而不會導(dǎo)致過度的值(超過l(TA/cm2)，以產(chǎn)生一致的磁化旋進運動。優(yōu)選地，除了包含這種雜質(zhì)以外，與以上描述的第一實施例類似，還可以將以這種方式摻雜的層(2)與上述反鐵磁層(6)相關(guān)聯(lián)。在這種情況下，后者不僅保證增大的阻尼，如前所述，而且還通過建立對磁化施加的恢復(fù)力來促進旋進一致性。優(yōu)選地，層(2)使用的材料具有高交換剛性常數(shù)。為了實現(xiàn)這一點，使用3d金屬，尤其是鈷或富含鈷的合金。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將意識到層(2)可以包括彼此直接接觸的多個鐵磁層，例如通常在自旋岡中使用的(NiFe/CoFe)雙層。優(yōu)選地，還可以使用具有低磁矩的磁性材料(例如，包含10%至20%硼的CoFeB合金優(yōu)于具有較高磁矩的CoFe合金)，這種材料具有使與存在于器件邊緣處的強去磁場相關(guān)聯(lián)的磁性不均勻效應(yīng)最小化的優(yōu)點。在本發(fā)明的另一變形例中，層(2)可以不包括單一鐵磁層，而像錨定層一樣包括合成反鐵磁(SAF)層，即通過0.5nm至lnm厚的釕層強反鐵磁性耦合的兩個鐵磁層。然后，可以通過反鐵磁層來適度錨定該SAF層(2)。在本發(fā)明的另一變形例中，可以沿相對于極化器(1)的磁化以及相對于層平面的任何方向錨定層(2),選擇該方向以優(yōu)化自由層的磁化的旋進運動的幅值。例如，可以通過基于包含Slonczewski的自旋轉(zhuǎn)移項的LandauLifshitzGilbert方程的動態(tài)宏自旋建模來引導(dǎo)該優(yōu)化(Slonczewski,J.，"Oifrew傷tor《MesiVf歸to〃/c附"gw^/c/M/ft7fljws"，J.Magn.Magn.Mater.159,LI(1996);"^ExctoiVwi</s/wVi而ves6j;朋e/e"Wccwrefir,195,L261(1999))，然后進行實驗調(diào)節(jié)。為了獲得這種優(yōu)化，還可能需要對該結(jié)構(gòu)施加額外的外部磁場。然后，以與例如用于產(chǎn)生用于從計算M盤中讀取信息的磁阻讀取頭中的偏置場相同的方式，可以通過例如位于柱周圍合適的位置處的永磁體層來產(chǎn)生該磁場。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一變形例，如果磁化旋進的所述第二磁層(單一層或SAF)沒有耦合到鄰近的反鐵磁層，可以將所述第二磁層在與和第一非磁層的界面相對的界面上與第二非磁層(第二隔離物)相關(guān)聯(lián)，然后在該第二層的另一側(cè)，將所述第二磁層與極化層相關(guān)聯(lián)，該極化層功能類似于第一極化層的功能。用作第二極化器的該第二錨定層本身可以是單一的或者可以包括合成反鐵磁(SAF)層，并且耦合到獨立地設(shè)置在與該第二錨定層和第二非磁隔離物之間界面相對一側(cè)的反鐵磁層。這樣，所述第二磁層的磁化受到兩個極化層的自旋轉(zhuǎn)移效應(yīng)，這使得可以提高使磁化旋進的現(xiàn)象的效力。一般而言，兩個極化層的磁化方向是不相同的，必須根據(jù)磁化旋進的層的性質(zhì)來進行優(yōu)化。例如，如M化旋進的層是單一摻雜層，則兩個極化層的>^化方向可以^本反平行或正交的(一個極化層基本上在一個平面上被磁化，而另一層在該平面外被磁化)。如M化旋進的層是SAF層，則兩個極化層的磁化方向可以是基本平行或正交的。通過例子來說明本發(fā)明對激勵線的窄化提供的有益效果(品質(zhì)因子的增大)，圖6a和圖6b示出針對基于現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)和根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)所得到的激勵線。圖6a示出流過該結(jié)構(gòu)的不同電流的激勵光鐠，被激勵的層是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的插入到圖4所示類型的包括錨定合成層的器件中的單一CoFe層。圖6b示出當(dāng)通過IrMn反鐵磁層適度錨定該同一CoFe層時由于電流效應(yīng)而產(chǎn)生的非常顯著的激勵線精細度的改進。圖6b還示出作為流過該結(jié)構(gòu)的電流的函數(shù)的激勵線的可調(diào)性。權(quán)利要求1.一種包括磁阻器件的射頻振蕩器，自旋極化電流在該磁阻器件中流動，所述器件包括至少如下層的疊層-第一所謂的“錨定”磁層(1)，其具有固定的磁化方向，-第二磁層(2)，-非磁層(3)，其插入在上述兩個層之間，用作隔離物并保證所述層的磁去耦合；以及使所述層中電子的流動垂直于這些層、并且如果可應(yīng)用對該結(jié)構(gòu)施加外部磁場的裝置，其特征在于，對于波長等于或小于流過構(gòu)成磁阻器件的疊層的電流的圓錐或圓柱范圍的磁激勵，第二磁層(2)具有比在具有相同幾何形狀的相同材料的單一層中測得的阻尼因子至少大10％的高激勵阻尼因子。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的射頻振蕩器，其特征在于，第二磁層(2)包括與反鐵磁層(6)相關(guān)聯(lián)的單一層，反鐵磁層(6)位于與用作隔離物的非磁層(3)相對的所述層(2)的表面上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻振蕩器，其特征在于，構(gòu)成反鐵磁層(6)的材料從包括以下合金的組中選擇Ir20Mn80、FeMn和PtMn。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的射頻振蕩器，其特征在于，第二磁層(2)包括合成反鐵磁層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻振蕩器，其特征在于，第二磁層(2)包括通過交換錨定的合成反鐵磁層。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的射頻振蕩器，其特征在于，構(gòu)成所述第二磁層的材料是具有高交換剛度常數(shù)和高居里溫度的材料。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的射頻振蕩器，其特征在于，第二磁層(2)由具有低磁矩的磁性材料制成，特別是由包含10%至20%硼的CoFeB合金制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項所述的射頻振蕩器，其特征在于，用雜質(zhì)、特別是基于鑭系的雜質(zhì)、尤其是基于鋱的雜質(zhì)以一般從0.01%至2%(原子百分比)的低比例對第二磁層(2)進行摻雜。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意一項所述的射頻振蕩器，其特征在于，被稱為錨定層并用作極化器的第一磁層(1)包括單一層，通過將其與反鐵磁層相關(guān)聯(lián)來保證第一磁層(1)的錨定，所述反鐵磁層尤其是由IrMn或PtMn(4)制成的，并且獨立設(shè)置在所述層(1)的與所述層(1)和非磁層(3)之間的界面相對的表面上。10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意一項所述的射頻振蕩器，其特征在于，用作極化器的第一磁層(1)包括通過交換錨定的合成反鐵磁層。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的射頻振蕩器，其特征在于，反鐵磁層U)獨立地設(shè)置在所述第一磁層(1)的與所述層(1)和非磁層(3)之間的界面相對的表面上。12.根據(jù)權(quán)利要求l至ll中的任意一項所述的射頻振蕩器，其特征在于，沿位于層平面內(nèi)或外的任意方向錨定所述第一和第二磁層(1)和(2)。13.根據(jù)權(quán)利要求l、4、6和7所述的射頻振蕩器，其特征在于，構(gòu)成第二隔離物的第二非磁層獨立地設(shè)置在與所述層(2)和隔離物(3)之間的界面相對的表面上，用作第二極化器的第二錨定層獨立地設(shè)置在該第二隔離物的與該第二隔離物和層(2)的界面相對的界面上。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的射頻振蕩器，其特征在于，所述第二錨定層是單一的或者包括合成反鐵磁(SAF)層，所述合成反鐵磁層能夠與獨立地設(shè)置在該第二錨定層和第二隔離物之間的界面的相對側(cè)上的反鐵磁層耦合。15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任意一項所述的射頻振蕩器，其特征在于，構(gòu)成磁阻器件的疊層通過"點接觸，，制成，從而不用納米圖案刻蝕有源層(l，2,3)，并JU吏用納米尖端在層(2)上產(chǎn)生最大50nm量級的金屬接觸部。16.根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任意一項所述的射頻振蕩器，其特征在于，將構(gòu)成磁阻器件的疊層制成"柱"，至少刻蝕層(2)和(3)，以制造具有100nm量級的直徑的柱。全文摘要本發(fā)明公開了一種射頻振蕩器，包括自旋極化電流在其中流動的磁阻器件。該器件包括至少如下層的疊層第一所謂的“錨定”磁層(1)，其具有固定的磁化方向；第二磁層(2)；非磁層(3)，其插入在上述兩個層之間，旨在保證所述層的磁去耦合。該振蕩器還包括使所述層中電子的流動垂直于這些層、并且如果可應(yīng)用對該結(jié)構(gòu)施加外部磁場的裝置。對于波長等于或小于流過構(gòu)成磁阻器件的疊層的電流的圓錐或圓柱范圍的磁激勵，第二磁層(2)具有比在具有相同幾何形狀的相同材料的單一層中測得的阻尼因子至少大10％的高激勵阻尼因子。文檔編號H03B15/00GK101300735SQ200680040970公開日2008年11月5日申請日期2006年10月31日優(yōu)先權(quán)日2005年11月2日發(fā)明者貝納德·迪耶尼,阿利娜-馬里亞·德亞克-倫納申請人:原子能委員會