[发明专利]磁性逻辑部件单元和用于操作磁性逻辑部件单元的方法

权利要求书

1.一种用于感测磁场的磁性逻辑部件MLU单元，包括：

磁性隧道结，所述磁性隧道结包括具有存储磁化的存储层、具有感测磁化的感测层、在存储层和感测层之间的隧道势垒层，以及固定层，所述固定层在低阈值温度下固定存储磁化并且在高阈值温度下使它自由；感测磁化能在低阈值温度和高阈值温度下自由地调准；

存储层诱导与感测层磁耦合的交换偏置场，以使得感测磁化趋向于被调准为与存储磁化反平行或平行；

其中隧道势垒层被配置用于生成隧道势垒层和感测层之间的间接交换耦合，从而提供附加交换偏置场。

2.根据权利要求1所述的MLU单元，

其中存储层包括具有诱导交换偏置场的存储磁化的单个铁磁层。

3.根据权利要求1所述的MLU单元，

其中存储层包括合成反铁磁体，其包括具有第一存储磁化的第一存储铁磁层、具有第二存储磁化的第二存储铁磁层，以及在第一和第二存储铁磁层之间产生RKKY耦合的存储反平行耦合层；并且

其中第一和第二存储磁化中的一个的磁矩大于另一者的磁矩；存储磁化具有诱导交换偏置场的较大磁矩。

4.根据权利要求1所述的MLU单元，

其中隧道势垒层被配置成使得附加交换偏置场具有与交换偏置场的幅度基本上相同的幅度并且具有相反的方向。

5.根据权利要求4所述的MLU单元，

其中所述间接交换耦合使得：针对具有小于约300 nm的大小的磁性隧道结，感测磁化的反转被移位小于约100 Oe。

6.根据权利要求5所述的MLU单元，

其中当磁性隧道结在高阈值温度下时，能够使用小于约400 Oe的磁场来切换存储磁化的方向。

7.根据权利要求1所述的MLU单元，

其中隧道势垒层包括氧化物、氮化物或者氮氧化物，并且具有在约0.5 nm和约3 nm之间的厚度。

8.根据权利要求7所述的MLU单元，

其中隧道势垒层包括氧化铝或氧化镁，或者由氧化铝或氧化镁形成。

9.根据权利要求7所述的MLU单元，

其中隧道势垒层是通过从氧化物靶材沉积氧化物而获得的。

10.根据权利要求7所述的MLU单元，

其中隧道势垒层是通过对金属层进行氧化而获得的。

11.根据权利要求10所述的MLU单元，

其中隧道势垒层是通过金属层的自然氧化或自由基氧化而获得的。

12.根据权利要求1所述的MLU单元，

其中附加交换偏置场的方向和幅度能通过调整隧道势垒层包括的或者形成隧道势垒层的材料的氧化状态或氮化状态来调整。

13.根据权利要求12所述的MLU单元，

其中附加交换偏置场的方向和幅度还能通过调整隧道势垒层的厚度和/或粗糙度和/或构成来调整。