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公開番号2025129772
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026654
出願日2024-02-26
発明の名称膜、積層体、素子、デバイス、及び、構造体
出願人住友化学株式会社,国立研究開発法人理化学研究所
代理人個人,個人,個人
主分類H10N 50/10 20230101AFI20250829BHJP()
要約【課題】低消費電力で磁化方向を制御可能な膜、積層体、素子、デバイス、及び、構造体を提供する。
【解決手段】膜は、一般式(Ba_1-xSr_x)₂Co₂Fe_12-y-δAl_yX_δO₂₂で表されるフェライトを含む膜である。Xは、Cr、Sb、In、及び、Vからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である。0≦x≦1である。0<y≦2、かつ、0≦δ≦1、または、0≦y≦2、かつ、0<δ≦1である。1.0nm以上70μm未満の膜厚を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一般式（Ｂａ
１－ｘ
Ｓｒ
ｘ
）
２
Ｃｏ
２
Ｆｅ
１２－ｙ－δ
Ａｌ
ｙ
Ｘ
δ
Ｏ
２２
で表されるフェライトを含む膜であって、
Ｘは、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｉｎ、及び、Ｖからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素であり、
０≦ｘ≦１であり、
０＜ｙ≦２、かつ、０≦δ≦１、または、０≦ｙ≦２、かつ、０＜δ≦１であり、
１．０ｎｍ以上７０μｍ未満の膜厚を有する、
膜。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
Ｘは、Ｃｒである、
請求項１に記載の膜。
【請求項３】
磁化固定層である第１強磁性層と、
磁化自由層である第２強磁性層と、
請求項１または２に記載の膜と、を備える、
積層体。
【請求項４】
請求項３に記載の積層体を備える、素子。
【請求項５】
請求項４に記載の素子を備える、デバイス。
【請求項６】
六方晶型の結晶構造を有するフェライトを含む膜と、
前記フェライトの結晶の磁化容易軸に平行な第１方向で互いに離隔するように前記膜に設けられた一対の導電層と、を備え、
前記第１方向における前記一対の導電層間の距離は、１ｎｍ以上１８μｍ未満である、
構造体。
【請求項７】
前記フェライトは、一般式（Ｂａ
１－ｘ
Ｓｒ
ｘ
）
２
Ｃｏ
２
Ｆｅ
１２－ｙ－δ
Ａｌ
ｙ
Ｘ
δ
Ｏ
２２
で表され、
Ｘは、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｉｎ、及び、Ｖからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素であり、
０≦ｘ≦１であり、
０＜ｙ≦２、かつ、０≦δ≦１、または、０≦ｙ≦２、かつ、０＜δ≦１である、
請求項６に記載の構造体。
【請求項８】
磁化固定層である第１強磁性層と、
磁化自由層である第２強磁性層と、
請求項６または７に記載の構造体と、を備え、
前記構造体、前記第１強磁性層、及び、前記第２強磁性層は、前記磁化容易軸に直交する第２方向で積層されている、
積層体。
【請求項９】
請求項８に記載の積層体を備える、素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の素子を備える、デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、膜、積層体、素子、デバイス、及び、構造体に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
１９９０年代以降、パーソナルコンピューターや携帯電話などのＩＴ機器が急速に普及した。これらの普及を支えてきた代表的なメモリＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）は、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）及びフラッシュメモリである。
【０００３】
メモリＬＳＩには、大容量及び高速応答に加えて、低消費電力が要求される。低消費電力の観点から不揮発性が必須である。これらの条件をすべて満たすユニバーサルメモリの開発が活発に行われている。現在普及している不揮発性メモリとして、フラッシュメモリが挙げられる。フラッシュメモリは電荷注入を原理としているため、書き込み速度がマイクロ秒オーダーと遅く、書き換え回数も１０
６
回程度と少ない。よって、フラッシュメモリは、ユニバーサルメモリとしては克服すべき問題を多く抱えている。
【０００４】
磁気抵抗効果を利用するＭＲＡＭ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）が知られている（例えば、特許文献１，２）。ＭＲＡＭでは、磁性素子を含む積層構造体がマトリックス状に配置されている。個々の磁性素子に記録された情報は、磁性素子の有する磁気抵抗効果を利用して読み出される。情報の書込みは磁性素子の磁化方向を制御することにより行われる。磁化状態を記録状態に置き換えるので、原理的に不揮発性である。このため、ＭＲＡＭは、低消費電力、高速応答、大容量、書込み耐性、及び、半導体との整合性などすべての条件を満たす不揮発性メモリとして期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００１－１９６６６１号公報
特開２００１－９３２７３号公報
特開２０１６－１９９４１１号公報
【非特許文献】
【０００６】
J. C. Slonczewski, “Current-driven excitation of magnetic multilayers”, June 1996, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, volume 159, Issues 1-2, pages L1-L7
J. E. Mattson et al., “Photoinduced antiferromagnetic interlayer coupling in Fe/(Fe-Si) superlattices”, 5 July 1993, Physical Review Letters, 71, 185
H. Ohono et al., “Electric-field control of ferromagnetism”, 21 December 2000, Nature 408, 944-946
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＭＲＡＭについて、Ｇｂｉｔ級を超える大容量を考えた際、書込みに係る消費電力が大きくなる可能性が高い。よって、低消費電力化が望まれている。
【０００８】
本開示は、低消費電力で磁化方向を制御可能な膜、積層体、素子、デバイス、及び、構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を進めたところ、特定のフェライトでは、低消費電力で磁化方向を制御可能であることを見出し、本発明を想到した。
【００１０】
［１］
一般式（Ｂａ
１－ｘ
Ｓｒ
ｘ
）
２
Ｃｏ
２
Ｆｅ
１２－ｙ－δ
Ａｌ
ｙ
Ｘ
δ
Ｏ
２２
で表されるフェライトを含む膜であって、
Ｘは、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｉｎ、及び、Ｖからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素であり、
０≦ｘ≦１であり、
０＜ｙ≦２、かつ、０≦δ≦１、または、０≦ｙ≦２、かつ、０＜δ≦１であり、
１．０ｎｍ以上７０μｍ未満の膜厚を有する、
膜。
［２］
Ｘは、Ｃｒである、
［１］に記載の膜。
［３］
磁化固定層である第１強磁性層と、
磁化自由層である第２強磁性層と、
［１］または［２］に記載の膜と、を備える、
積層体。
［４］
［３］に記載の積層体を備える、素子。
［５］
［４］に記載の素子を備える、デバイス。
［６］
六方晶型の結晶構造を有するフェライトを含む膜と、
前記フェライトの結晶の磁化容易軸に平行な第１方向で互いに離隔するように前記膜に設けられた一対の導電層と、を備え、
前記第１方向における前記一対の導電層間の距離は、１ｎｍ以上１８μｍ未満である、
構造体。
［７］
前記フェライトは、一般式（Ｂａ
１－ｘ
Ｓｒ
ｘ
）
２
Ｃｏ
２
Ｆｅ
１２－ｙ－δ
Ａｌ
ｙ
Ｘ
δ
Ｏ
２２
で表され、
Ｘは、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｉｎ、及び、Ｖからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素であり、
０≦ｘ≦１であり、
０＜ｙ≦２、かつ、０≦δ≦１、または、０≦ｙ≦２、かつ、０＜δ≦１である、
［６］に記載の構造体。
［８］
磁化固定層である第１強磁性層と、
磁化自由層である第２強磁性層と、
［６］または［７］に記載の構造体と、を備え、
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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