[发明专利]磁存储元件

说明书

本发明涉及一种磁存储元件，其包括：触头(31)，其包括位于传导层(32)和非磁性层(36)之间的磁性层(34)，磁性层具有垂直于各层的平面的磁化方向；以及成角度的传导轨道(42)，其包括通过两个臂(44A，44B)延伸的中央部分，触头完全设置在轨道上，其中，对于每个臂，沿臂的中间轴线朝向触头流动的电流相对于其中一个臂(44A)主要在电流的左侧并且相对于另一个臂(44B)主要在电流的右侧与触头的、最靠近该臂的部分遭遇。

本发明要求法国专利申请FR15/59914的优先权，该法国专利申请将被视为本说明书的组成部分。

技术领域

本发明涉及一种磁存储元件，并且更具体地涉及具有电流感应翻转类型的磁存储元件。

背景技术

法国专利第2963152号公开了图1A、图1B和图1C中示意性示出的磁存储元件。图1A和图1B分别示出了结合法国专利第2，963，152号的图1c-1f、2a-2b和3a-3d描述的磁存储元件的剖视图和立体图。图1C是该存储元件的简化的俯视图。

如图1A和图1B所示，该存储元件包括位于传导轨道1上方的触头3。该触头3包括多个区段的层叠体，其中每个区段都由薄层的一部分或几个薄层的层叠体形成。例如，传导轨道1形成在由覆盖有氧化硅层的硅晶片构成的基底5上并且跨接端子A和B。构成触头3的层叠体从轨道1开始依次包括由非磁性传导材料制成的区段10、由磁性材料制成的区段11、由非磁性材料制成的区段12、由磁性材料制成的区段13和电极14。层12的材料可以是传导性的，这优选为足够薄的绝缘材料，以便能够被隧道效应电子穿过。在非磁性区段10和12之间存在结构差异，以便在与层平面垂直的方向上具有不对称系统。特别地，这种差异可能是由这些层的材料、厚度或生长模式的差异造成的。

前述专利中给出了能够构成各层的材料的列表。区段11和13的磁性材料在使它们具有垂直于层平面取向的磁化方向的条件下形成。层13的磁性材料在使其保持不确定的磁化方向的条件下形成(捕获层)。上部的电极层14连接至端子C。

通过跨过端子A和B循环电流并同时施加水平取向(在跨过端子A和B的电流的方向上平行于层平面)的磁场H来完成存储元件的编程。根据跨过端子A和B的电流和磁场矢量H的相对方向，对层11进行编程，使得其磁化方向被定向为向上或向下。

为了读取该存储元件，在端子C与端子A和B中的一个或另一个之间施加电压。端子C与端子A和B中的一个或另一个之间所产生的电流根据层11和13的磁化方向的相对方向而呈现不同的值：如果这两个磁化方向相同则呈现高值，而如果这两个磁化方向相反则呈现低值。

上述存储元件的一个特性在于，其编程是通过跨过端子A和B循环的电流和在平行于电流的层的平面中施加的磁场而完成的。在编程期间，没有电流从端子A或B朝向端子C流动。这具有将存储元件的读取操作和写入操作完全分开的优点。

许多替代实施方式是可能的。特别地，前述每个层都可以通过本领域已知的方式由多个层的层叠体构成，以获得期望的特性。

只要轨道1由适合于磁性层11生长的非磁性材料制成，由非磁性传导材料制成的层部分10就可以省略。然后，轨道1可以在触头3下方具有额外的厚度。为了使层11中磁化方向的翻转成为可能，也需要在磁性层中设置自旋轨道对。为此，例如，需要使与该层11接触(或通过薄的分离层与该层11分离)的层由具有强自旋轨道耦合的材料或材料的复合物构成。例如，另一种方案是，磁性层11与层10和12中的一个或另一个之间的接触产生这种自旋轨道耦合，例如，如果层12由绝缘体制成，则这可以通过磁性层11与层12的杂化来发生(参见“单晶磁隧道结中少数界面共振态的自旋轨道耦合效应”，Y.Lu等人，物理评论B，第86卷，第184420页(2012年))。

应注意的是，图1A和图1B的存储元件可以细分成两个元件：包括设置有端子A和B以及层部分10、11和12的轨道1的存储元件，以及在上述给出的例子中包括层13和14以及电极C的读取元件。对于该存储元件，可以考虑各种读取模式，例如光学读取。