[发明专利]自旋累积磁化反转型存储元件及自旋RAM

权利要求书

1.一种存储元件，其特征是，

具有：铁磁性字线，

与上述铁磁性字线交叉的非磁性位线，

与上述铁磁性字线相对的布线，

在上述铁磁性字线及上述非磁性位线的交叉部分和上述布线之间设 置的磁阻效应元件；

上述磁阻效应元件具有在上述布线侧设置的第一铁磁性层，在上述铁磁性 字线侧设置的第二铁磁性层，在上述第一铁磁性层和上述第二铁磁性层之间设 置的非磁性层；

在写入动作时，通过使电流在上述铁磁性字线和上述非磁性位线之间流 动，使自旋从上述铁磁性字线累积到非磁性位线，从而使上述第二铁磁性层的 磁化方向反转；

在读出动作时，使电流沿上述磁阻效应元件的膜厚方向流动，

其中，在上述写入动作时，通过使电流从上述非磁性位线向上述铁磁性字 线流动，从而使逆自旋从上述铁磁性字线累积到上述非磁性位线上，通过使电 流从上述铁磁性字线向上述非磁性位线流动，从而使顺自旋从上述铁磁性字线 累积到上述非磁性位线上。

2.根据权利要求1记载的存储元件，其特征是，

由于累积上述逆自旋，上述第二铁磁性层的磁化方向成为与上述铁磁性字 线的磁化方向平行，

由于累积上述顺自旋，上述第二铁磁性层的磁化方向成为与上述铁磁性字 线的磁化方向逆平行。

3.根据权利要求1记载的存储元件，其特征是，

在上述读出动作时，电流在上述非磁性位线和上述布线之间流动。

4.根据权利要求3记载的存储元件，其特征是，

上述磁阻效应元件通过开关元件与源线电连接。

5.根据权利要求4记载的存储元件，其特征是，

上述开关元件是晶体管，

具有：与上述晶体管的栅极电连接的读出字线；

与上述晶体管的漏极电连接的上述源线；

与上述晶体管的源极电连接的上述布线。

6.根据权利要求1记载的存储元件，其特征是，

还具有在上述非磁性位线和上述铁磁性字线之间设置的绝缘层。

7.根据权利要求1记载的存储元件，其特征是，

还具有在上述第二铁磁性层和非磁性位线之间设置的绝缘层。

8.根据权利要求1记载的存储元件，其特征是，

上述磁阻效应元件是CPP-GMR或TMR。

9.一种自旋RAM，其特征是，

具有：第一铁磁性字线，

与上述第一铁磁性字线交叉的第一非磁性位线，

与上述第一铁磁性字线相对的第一布线，

在上述第一铁磁性字线及上述第一非磁性位线的交叉部分和上述第 一布线之间设置的第一磁阻效应元件，

在与同上述第一铁磁性字线的上述第一非磁性位线交叉的面相反一 侧设置的第二布线，

与第一铁磁性字线平行设置的第二铁磁性字线，

与上述第二铁磁性字线交叉的第二非磁性位线，

在上述第二铁磁性字线及上述第二非磁性位线的交叉部分和上述第 二布线之间设置的第二磁阻效应元件；

上述第一磁阻效应元件具有在上述第一布线侧设置的第一铁磁性层，在上 述第一铁磁性字线侧设置的第二铁磁性层，在上述第一铁磁性层和上述第二铁 磁性层之间设置的第一非磁性层；

上述第二磁阻效应元件具有在上述第二布线侧设置的第三铁磁性层，在上 述第二铁磁性字线侧设置的第四铁磁性层，在上述第三铁磁性层和上述第四铁 磁性层之间设置的第二非磁性层；

在写入动作时，通过使电流在上述第一铁磁性字线和第一非磁性位线之间 流动，使自旋从上述第一铁磁性字线累积到上述第一非磁性位线上，从而使上 述第二铁磁性层的磁化方向反转，

通过使电流在上述第二铁磁性字线和第二非磁性位线之间流动，使自旋从 上述第二铁磁性字线累积到上述第二非磁性位线上，从而使第四铁磁性层的磁 化方向反转；

在读出动作时，使电流沿上述第一磁阻效应元件及第二磁阻效应元件的膜 厚方向流动。