[发明专利]自参考MRAM单元以及包括该自参考MRAM单元的磁场传感器

权利要求书

1.一种自参考MRAM单元，包括：具有固定参考磁化的参考层，具有可在外部磁场中自由定向的感测磁化的感测层，以及包括在参考层和感测层之间的隧道势垒；

其中

该MRAM单元还包括：具有偏置磁化的偏置层，和偏置反铁磁性层，当MRAM单元处于等于或低于偏置阈值温度的温度时，该偏置反铁磁性层将偏置磁化钉扣在偏置方向上；

并且其中

该偏置磁化被布置用于感应偏置场，该偏置场被适配用于使感测磁化在与偏置方向相反的方向上偏置，使得在有外部磁场的情况下当外部磁场在基本上垂直于参考磁化的方向的方向上定向时，经过偏置的感测磁化线性地变化。

2.根据权利要求1所述的MRAM单元，其中该MRAM单元还包括参考反铁磁性层，当MRAM单元处于等于或低于参考阈值温度的温度时，该参考反铁磁性层钉扣参考磁化；偏置阈值温度低于参考阈值温度。

3.根据权利要求1所述的MRAM单元，其中该偏置方向形成在平行于参考磁化的方向的方向与正交于参考磁化的方向的方向之间的角度。

4.根据权利要求1所述的MRAM单元，其中该MRAM单元还包括在感测层和偏置层之间的去耦合层，使得不发生在偏置层和感测层之间的直接RKKY耦合。

5.一种磁场传感器，包括：

串联电气连接多个MRAM单元的电流线；每个MRAM单元包括：具有固定参考磁化的参考层，具有可在外部磁场中自由定向的感测磁化的感测层，包括在参考层和感测层之间的隧道势垒，具有偏置磁化的偏置层，和偏置反铁磁性层，当MRAM单元处于等于或低于偏置阈值温度的温度时，该偏置反铁磁性层将偏置磁化钉扣在偏置方向上；该偏置磁化被布置用于感应偏置场，该偏置场被适配用于使感测磁化在与偏置方向相反的方向上偏置，使得在有外部磁场的情况下当外部磁场在基本上垂直于参考磁化的方向的方向上定向时，经过偏置的感测磁化线性地变化；

该电流线被布置用于传递加热电流，该加热电流被适配用于将MRAM单元加热到高于偏置阈值温度；以及

编程场线，其用于传递感应磁场的编程场电流，该磁场被适配用于当加热MRAM单元到高于偏置阈值温度的温度时，使MRAM单元的偏置磁化在偏置方向上对齐。

6.根据权利要求5所述的磁场传感器，其中该偏置方向以平行于参考磁化的方向的方向与正交于参考磁化的方向的方向之间的角度对齐。

7.根据权利要求5所述的磁场传感器，其中该电流线包括：

第一和第二分支，其分别串联连接多个MRAM单元的第一和第二子集；以及

第三和第四分支，其分别串联连接多个MRAM单元的第三和第四子集；

在惠斯通电桥电路配置中第一和第二分支与第三和第四分支并联电气连接。

8.根据权利要求7所述的磁场传感器，其中该编程场线包括：

第一编程场线部分，其被配置用于传递感应第一编程磁场的第一编程场电流；以及

第二场线部分，其被布置成与第一编程场线部分基本上正交并且被配置用于传递感应第二编程磁场的第二编程场电流；

来自第一和第二编程磁场的组合的结果的编程磁场被适配用于使包括在子集中的MRAM单元中的任一个的偏置磁化对齐。

9.根据权利要求7所述的磁场传感器，

其中第一和第二子集中的MRAM单元的偏置方向相对于参考磁化的方向分别呈约-45°和45°；并且

其中第三和第四子集中的MRAM单元的偏置方向相对于参考磁化的方向分别呈约135°和-135°。