Resumen
Device with hybrid magnetic tunnel junction, sensor and magnetic field detection method. The present invention refers to a device comprising a hybrid magnetic tunnel junction capable of operating at voltages typical of conventional electronics, around 1 volt, and at room temperature. The device comprises five epitaxially grown layers one over the other with thicknesses between 2 nm-40 nm: a first layer (1) of non-ferromagnetic metal with surface states; a second layer (2) of insulating material; a third layer (3) of ferromagnetic material; a fourth layer (4) made of insulating material and a fifth layer (5) of ferromagnetic material with a coercive field greater than that of the third layer (3). The device can be used in various applications, such as the measurement of magnetic fields or as a magnetic memory. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
Reivindicaciones
1. REIVINDICACIONES 1. - Dispositivo que comprende una unión túnel magnética híbrida (10), en donde la unión túnel magnética híbrida (10) comprende: - una primera capa (1) hecha de un metal no ferromagnético con estados de superficie; - una segunda capa (2) hecha de material aislante y crecida epitaxialmente sobre la primera capa (1); - una unión túnel magnética que comprende: • una tercera capa (3) hecha de material ferromagnético y crecida epitaxialmente sobre la segunda capa (2); • una cuarta capa (4) hecha de material aislante y crecida epitaxialmente sobre la tercera capa (3); • una quinta capa (5) hecha de material ferromagnético y con un campo coercitivo mayor que el de la tercera capa (3) y crecida epitaxialmente sobre la cuarta capa (4). 2. - Dispositivo según la reivindicación 1, en donde el material ferromagnético de la tercera capa (3) es hierro, preferentemente seleccionado de entre Fe(001), Fe(100), Fe(010), Fe(00-1), Fe(-100) y Fe(0-10). 3. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la quinta capa (2) comprende una subcapa de cobalto (5.1) y una subcapa de hierro (5.2), estando crecida epitaxialmente la subcapa de hierro (5.2) sobre la cuarta capa (4) y estando crecida epitaxialmente la subcapa de cobalto (5.1) sobre la subcapa de hierro (5.2). 4. - Dispositivo según la reivindicación 3, en donde la subcapa de cobalto tiene un espesor de 20 nanómetros y la subcapa de hierro tiene un espesor de 10 nanómetros. 5. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda capa (2) y/o la cuarta capa (4) están hechas de óxido de magnesio. 6. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el metal no ferromagnético con estados de superficie de la primera capa (1) es vanadio, preferentemente seleccionado de entre V(001), V(100), V(010), V(00-1), V(-100) y V(0-10). 7. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tercera capa (3) tiene un espesor mayor o igual a 10 nanómetros, preferentemente de entre 10 nanómetros y 30 nanómetros. 8. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la quinta capa (5) tiene un espesor de 30 nanómetros. 9. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda capa (2) y/o la cuarta capa (4) tienen un espesor de entre 1 nanómetro y 2,5 nanómetros, preferentemente de 2 nanómetros. 10. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera capa (1) tiene un espesor superior a 10 nanómetros, preferentemente de 40 nanómetros. 11. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el metal no ferromagnético con estados de superficie de la primera capa (1) está en estado no superconductor. 12. - Uso de un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores como: - sensor de campo magnético; o - memoria magnética; o - sensor controlado por corriente. 13. - Uso de un dispositivo como sensor de campo magnético según la reivindicación anterior, en donde el sensor de campo magnético es de tipo: - sensor de orientación; o - sensor de presencia; o - sensor de movimiento; o - sensor para detección de bits magnéticos grabados en discos duros; o - sensor para detección de campos magnéticos creados por el movimiento de la sangre en procedimientos médicos o de diagnóstico. 14. - Uso de un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el dispositivo comprende una pluralidad de uniones túnel magnéticas híbridas conectadas formando una red de uniones túnel magnéticas estocásticas. 15. - Uso de un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en donde el uso se realiza a una temperatura igual o superior a 4 Kelvin, más preferentemente a una temperatura superior a 80 Kelvin, y aún más preferentemente a una temperatura superior a 270 Kelvin. 16. - Método de detección de campo magnético que comprende los siguientes pasos: - proveer de un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11; - aplicar una corriente eléctrica a la unión túnel magnética híbrida; - medir la señal de voltaje entre la primera (1) y la quinta (5) capa; - determinar la resistencia de la unión túnel magnética híbrida a partir de la señal de voltaje medida; y - proveer de la medida del campo magnético en base a la resistencia de la unión túnel magnética híbrida y a una calibración que relaciona la resistencia de la unión túnel magnética híbrida con el campo magnético. 17. - Método de detección de campo magnético según la reivindicación 16, en donde la corriente eléctrica aplicada se ajusta de tal manera que el voltaje entre la primera (1) y la quinta (5) capa está comprendido en el rango de 0.5 V a 1 V. 18. - Método de detección de campo magnético según cualquiera de las reivindicaciones 16 o 17, en donde los pasos del método se realizan a una temperatura igual o superior a 4 Kelvin, más preferentemente a una temperatura superior a 80 Kelvin, y aún más preferentemente a una temperatura superior a 270 Kelvin. 19. - Sensor de campo magnético, que comprende: - un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11; - un medidor de voltaje, configurado para medir la señal de voltaje entre la primera capa (1) y la quinta capa (5); y - un medio de procesamiento configurado para determinar la resistencia de la unión túnel magnética híbrida (10) del dispositivo en función del voltaje medido por el medidor de voltaje; y proporcionar el valor de campo magnético en función de la resistencia de la unión túnel magnética híbrida (10) del dispositivo medida.
