[发明专利]磁器件以及用于从所述器件读取和向所述器件写入的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁器件和一种用于从这样的磁器件读取和向这样的磁器件写入的方法。

背景技术

本发明适用于电子装置并且具体地适用于创建存储器单元和MRAM型存储器(“磁随机存取存储器”)。

近来已经表现关注于具有可用磁隧道结的MRAM磁存储器，这些磁隧道结在环境温度表现强磁阻。MRAM存储器包括多个存储器单元。这些存储器单元一般是包括以下层的磁器件：

-称为“参考层”的磁层，该磁层具有方向固定的磁化；

-称为“存储层”的磁层，该磁层具有方向可变并且可以与参考层的磁化方向平行或者反平行定向的磁化；

-分离参考层和磁层的绝缘或者半传导层。

文献FR2817999描述这样的磁器件。这一磁器件具有两个操作模式：“读取”模式和“写入”模式。在写入模式期间，以这样的方式通过层发送具有比临界电压更大的写入电压的电流，该方式使得它在一个方向上或者在相反方向上穿过层。这一电流使存储层的磁化方向反向，该磁化方向然后变成与参考层的磁化方向平行或者反平行。根据存储层的磁化方向是否与参考层的磁化方向平行或者反平行，在存储层中存储“1”或者“0”。

在读取模式期间，通过器件注入另一电流。这一电流必须具有比写入电压严格更少的读取电压。这一电流允许测量磁器件的电阻。在参考层和存储层的磁化方向平行时，结的电阻低，而在参考和存储层的磁化方向反平行时，提高结的电阻。根据与参考电阻的比较，可以确定存储层中存储的值(“0”或者“1”)。

文献FR2817999也提出使用由非磁传导层分离的具有反平行磁化的两个磁层构成的三层堆叠作为存储层。

然而这一磁器件具有许多缺点。首先，这一器件具有如下击穿电压，在该击穿电压以上，它变成被损坏。在写入模式期间，写入电压因此必须保持低于击穿电压。

另外，读取电压必须保持比写入电压低得多以免冒有在读取期间改变存储层的磁化方向的风险。然而不可能使用过于低的读取电压，因为否则降低读取速度。

因此难以选择充分在击穿电压以下并且相互充分不同的读取和写入电压以免在未过于降低读取速度的情况下存在写入而不是读取的风险。

文献FR2832542也描述一种具有磁隧道结的磁器件以及使用这一器件来读取和写入的方法。这一器件包括具有固定方向的磁化的参考层、具有方向可变的磁化的存储层和磁化方向固定并且与参考层的磁化方向反平行的附加极化层。这一附加极化层允许在写入期间加强传送层上的自旋转移，因为它允许组合来自参考层的自旋极化的电子电流和来自附加极化层的自旋极化的电子电流。

然而如在文献FR2817999中那样，这一磁器件在读取期间具有意外写入风险，因为允许读取存储层中的信息的电子电流可能意外改变存储层的磁化方向、因此改变存储层中包含的信息。

发明内容

本发明的目的在于通过提出一种允许使用可比较的读取和写入电压而无在读取时非有意地写入的风险的磁器件来至少部分克服现有技术的缺点。

本发明因此目的在于提出一种使得有可能克服必须分离写入电压和读取电压分布的问题的磁器件。

为了这样做，根据本发明的第一方面提出一种磁器件，该磁器件包括：

-称为“参考层”的第一磁层，具有固定磁化方向；

-称为“存储层”的第二磁层，具有可变磁化方向，存储层的磁化能够与参考层的磁化平行或者反平行；

-第一间隔物，分离参考层和存储层；

所述器件的特征在于它还包括：

-称为“控制层”的第三磁层，具有可变磁化方向，控制层的磁化能够与参考层的磁化实质上平行或者反平行；

-第二间隔物，分离存储层和控制层；

-用于控制层的磁化方向的控制装置，能够改变控制层的磁化方向而未改变存储层的磁化方向。

本发明因此通过控制层的定向而改变自旋转移在读取与写入之间的有效性来允许使用可比较的写入和读取电压而无在读取期间写入的风险。这避免必须在明显减缓读取的很低电压、即少于0.1V读取。

根据本发明的磁器件因此特别显著的在于它除了存储和参考层之外还包括磁化方向可变的控制层。因此将能够选择这一控制层的磁化方向以：

-在打算向存储层写入时增加自旋转移在通过层注入的电子电流与存储层之间的有效性；

-或者在仅打算读取存储层中包含的信息而无改变这一信息的风险时减少自旋转移的有效性。