[发明专利]自旋电子逻辑元件

说明书

实施例包括被实施为自旋逻辑器件的C元件逻辑门，所述C元件逻辑门通过利用自旋电子技术实施C元件来提供异步逻辑的紧凑且低功率的实施方式。实施例包括：包括第一接触部和第一固定磁层的第一纳米柱；包括第二接触部和第二固定磁层的第二纳米柱；以及包括第三接触部、隧道势垒和第三固定磁层的第三纳米柱；其中，(a)所述第一纳米柱、所述第二纳米柱和所述第三纳米柱都形成在自由层之上，(b)所述第三固定磁层、所述隧道势垒和所述自由磁层形成磁隧道结(MTJ)。本文描述了其它实施例。

技术领域

本发明的实施例为半导体器件领域，并且具体而言，为自旋电子逻辑领域。

背景技术

诸如自旋转移矩存储器(STTM)等一些磁存储器利用磁隧道结(MTJ)进行存储器的磁状态的切换和检测。图1描述了自旋转移矩随机存取存储器(STTRAM)，这是一种形式的STTM。图1包括由铁磁(FM)层125、127和隧穿势垒126(例如，氧化镁(MgO))组成的MTJ。MTJ将位线(BL)105耦合到选择开关120(例如，晶体管)、字线(WL)110和感测线(SL)115。通过针对FM层125、127的不同相对磁化强度对电阻(例如，隧穿磁致电阻(TMR))的变化进行评估来“读取”存储器100。

更具体而言，MTJ电阻是由层125、127的相对磁化方向确定的。在两层之间的磁化方向反平行时，MTJ处于高电阻状态。在两层之间的磁化方向平行时，MTJ处于低电阻状态。层127为“参考层”或“固定层”，因为其磁化方向是固定的。层125为“自由层”，因为其磁化方向是通过传递由参考层所极化的驱动电流来改变的(例如，施加到层127的正电压将层125的磁化方向旋转到与层127相反的方向，并且施加到层127的负电压将层125的磁化方向旋转到与层127相同的方向)。

附图说明

根据所附权利要求、一个或多个示例性实施例的以下具体实施方式和对应特征，本发明的实施例的特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1描绘了常规磁存储器单元；

图2(a)演示了常规C元件，并且图2(b)演示了对应的真值表；

图3描绘了本发明的实施例中的自旋电子C元件的俯视图。图4描绘了C元件的对应侧视图；

图5(a)、5(b)、6(a)、6(b)、6(c)、7(a)、7(b)和7(c)示出了自旋电子C元件的实施例如何工作；

图8(a)和8(b)描绘了本发明的实施例中的自旋电子C元件中的由非磁线连接的单独的纳米磁体；

图9描绘了本发明的实施例中的自旋电子C元件中的由非磁线连接的单独的纳米磁体；以及

图10描绘了用于本发明的实施例的系统。

具体实施方式

现在将参考附图，其中，可以为相似结构提供相似的下标参考标记。为了更加清晰地示出各种实施例的结构，本文包括的附图是集成电路结构的示意性表示。于是，在仍然结合了所示实施例的所要求保护的结构的同时，例如在显微照相中实际出现的所制造的集成电路结构可能看起来不同。此外，附图可以仅示出对理解所示实施例有用的结构。可能未包括现有技术中已知的其它结构以维持附图的清晰。“实施例”、“各实施例”等是指这样描述的(多个)实施例可以包括特定特征、结构或特性，但并非每个实施例都必需包括特定特征、结构或特性。一些实施例可能具有针对其它实施例所描述的特征中的一些、全部特征或不包括这些特征。“第一”、“第二”、“第三”等描述共同对象，并且指示正在引用类似对象的不同实例。这样的形容词不暗示这样描述的对象必须要采用时间上、空间上的给定序列、排序或任何其它方式。“连接”可以指示元件彼此直接物理或电接触，并且“耦合”可以指示元件彼此协作或交互，但它们可以或可以不直接物理或电接触。而且，尽管可以使用相似或相同数字表示不同图中的相同或相似的部分，但这样做并非表示包括相似或相同数字的所有图都组成单一或相同的实施例。