[发明专利]磁电器件和互连件

说明书

描述了一种互连件，其包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到所述铁磁层的第二磁电材料层的第二端部，其中所述铁磁层从所述第一端部延伸到所述第二端部。描述了一种多数逻辑门器件，其包括：铁磁层；以及耦合到所述铁磁层的第一、第二、第三和第四磁电材料层。描述了一种设备，其包括：具有耦合到第一磁电材料层的铁磁层的第一端部；以及具有耦合到铁磁层的隧道结器件的第二端部。描述了一种设备，其包括：耦合到隧道结器件的第一端子；耦合到将隧道结器件和磁电器件耦合的层的第二端子；以及耦合到所述磁电器件的第三端子。

背景技术

具有非易失性的芯片上器件能够实现能量和计算效率。非易失性器件的示例是自旋转移矩磁随机存取存储器(STT-MRAM)。然而，STT-MRAM在位单元的编程(即，写入)期间存在高电压和高电流密度的问题。在STT-MRAM的铁磁体中切换磁化方向的过程可能是缓慢的过程。

附图说明

根据下文给出的具体实施方式并根据本公开的各实施例的附图，将更充分地理解本公开的实施例，然而，具体实施方式和附图不应被认为是将本公开限制于具体实施例，而是仅用于解释和理解的目的。

图1示出了根据一些实施例的具有多铁性材料的器件的截面，其可操作用于通过在铁磁(FM)材料和磁电(ME)材料的界面处交换偏压而生成ME场。

图2示出了根据本公开的一些实施例的通过组合隧道结器件和ME器件而形成的三端子(3T)存储器单元的截面。

图3示出了根据本公开的一些实施例的由ME器件形成的2T存储器单元的截面。

图4示出了根据本公开的一些实施例的在一个端部上具有ME器件并且在另一端部上具有隧道结器件的互连件的截面。

图5A-B示出了根据本公开的一些实施例的在互连件的任一端部上具有磁电器件的互连件的截面。

图6示出了根据本公开的一些实施例的在互连件的任一端部上具有ME器件的互连件的三维(3D)视图。

图7A示出了根据本公开的一些实施例的使用ME器件形成的多数逻辑门的截面。

图7B示出了根据本公开的一些实施例的图7A的多数逻辑门的顶视图。

图8示出了根据本公开的一些实施例的具有环状结构的多数逻辑门的3D视图。

图9示出了根据本公开的一些实施例的混合式互连件，该混合式互连件具有两个带ME器件的互连件，以使得这两个互连件由非磁导体耦合。

图10示出了根据本公开的一些实施例的混合式互连件，该混合式互连件具有两个带ME器件的互连件，以使得这两个互连件由非磁导体和晶体管耦合。

图11示出了根据本公开的一些实施例的用于形成和使用具有ME器件的互连件的方法的流程图。

图12示出了根据一些实施例的具有带有ME器件、存储器单元和/或多数逻辑门的互连件的智能装置或计算机系统或SoC(芯片上系统)。

具体实施方式

一些实施例描述了一种磁电(ME)器件，与使用自旋转移矩(STT)的磁化切换相比，磁电(ME)器件在低得多的能量消耗下展示出更快的切换速度。ME器件使用磁电效应进行快速切换，其中ME效应是电场进行的磁化感应或磁场进行的极化感应。

在一些实施例中，磁性元件由多铁性材料切换。一些实施例描述了一种使用ME器件的存储器器件，ME器件展示出非易失性和快速读写操作。在一些实施例中，ME器件耦合到磁隧道结(MTJ)器件以形成存储器单元。