[发明专利]使用MRAM传感器的磁存储系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁存储系统，包括信息层以及用于与信息层进行合作的传感器，信息层包括组成比特位置阵列的磁比特图案，比特位置处的比特磁场表示逻辑值，比特磁场具有比特磁场强度和比特磁化方向，传感器包括磁电阻元件，该磁电阻元件包括具有固定磁性层和自由磁性层的叠层，固定磁性层具有固定的磁化方向，自由磁性层具有磁化轴，自由磁性层沿着该磁化轴保持自由的磁化方向。

本发明还涉及一种信息载体和一种读取电路。

背景技术

使用磁电阻元件的若干种磁存储系统是已知的。典型地，磁电阻元件包括叠层，其中叠层中的电阻取决于磁性层的磁化方向。在MRAM配置中，叠层包括自由磁性层，而自由磁性层包括两个稳定的磁化方向，使得磁电阻元件能够存储逻辑值。

例如，WO2004/032149中公开了只读磁信息系统。在这个文献中，公开了一种存储设备，包括信息载体部分和读出部分。信息载体部分包括用于与读出部分进行合作的信息面。读出部分包括电磁传感器元件的二维阵列。通过依赖于磁电阻现象的电阻测量来完成读出。在信息载体的特定实施例中，表示比特位置处的比特的电磁材料由硬磁材料组成。硬磁材料的图案永久地在外部磁场中磁化，创建了磁化后的磁比特图案，其中所有的磁比特大致上都具有相同的预定磁场方向和磁场强度。在传感器的特定实施例中，传感器包括两个具有不同的翻转场强度的铁磁层。在该传感器随后产生两个磁场脉冲时，所述两个磁场脉冲具有两个铁磁层的翻转场强度之间的场强度并包括相反的磁场方向，通过测量传感器的电阻而完成传感器的读出。具有较高翻转场(switching field)的层(通常表示为固定磁性层)将会保持未改变的状态，而具有较低翻转场的层(通常表示为自由磁性层)的磁化将由第一磁场脉冲设置在限定的方向上，然后被第二磁场脉冲翻转。当磁比特的磁场出现在特定传感器上时，特定传感器的自由磁性层的磁化方向不能在第二磁场脉冲期间被翻转，因而与不存在磁比特的传感器相比具有翻转的磁化方向。自由磁性层的两个相反的磁化方向产生两个检测的电阻值：第一磁化上的第一电阻值以及翻转磁化方向上的第二电阻值(与第一电阻值不同)。当测量每在比特位置中的一个处的传感器元件的电阻时，可以确定每一个比特位置的逻辑值。

在已知的磁ROM存储系统中，传感器中的自由磁性层典型地包括两个稳定的磁化方向，从而在传感器中产生两个电阻值。在测量开始时，自由磁性层可以包括两个稳定磁化方向中的任意方向。为了能够进行传感器的读出，必须通过在读取比特位置的逻辑值之前产生磁场来设置自由层的磁化方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种存储系统，其中不需对自由磁性层进行设置就可读取磁比特。

根据本发明的第一方面，该目的由开头段落中定义的一种磁存储系统来实现，其中，通过提供由大致与磁化轴平行的自由磁化方向所引起的磁电阻元件的第一电阻值，在比特位置中的一个处的第一比特磁场表示第一逻辑值，并通过提供由与磁化轴呈某个角度的自由磁化方向所引起的磁电阻元件的第二电阻值，在比特位置中的一个处的第二比特磁场表示第二逻辑值。

根据本发明的措施的效果是，第二比特磁场使自由磁化方向发生转动，这导致了自由磁化方向与磁化轴之间的角度。转动后的自由磁化方向与固定磁性层的固定磁化方向的结合提供了磁电阻元件中的第二电阻值，第二电阻值表示第二逻辑值。在包括第一比特磁场的比特位置，自由磁化方向与自由磁性层的磁化轴大致平行。与磁化轴平行的自由磁化方向与固定磁性层的固定磁化方向的结合提供了磁电阻元件中的第一电阻值，第一电阻值表示第一逻辑值。由于自由磁性层包括与磁化轴平行的两个稳定磁化方向，所以第一逻辑值从这两个稳定磁化方向中的任意方向中产生。自由磁化方向被第二比特磁场转动，使得能够在具有第一比特磁场的比特位置与具有第二比特磁场的比特位置之间进行区分。提供第二电阻值的磁化方向不是自由磁性层的两个稳定磁化方向之一，因而它与第一电阻值不同，从而省略了在读出之前对自由磁性层的磁化方向进行设置的需求。