[发明专利]存储单元与存储器

说明书

本申请提供了一种存储单元与存储器。该存储单元包括MTJ模块，MTJ模块包括第一MTJ、第二MTJ以及设置在第一MTJ与第二MTJ间的压电层，第一MTJ包括由下至上依次设置的第一参考层、第一隔离层与第一自由层；第二MTJ设置在压电层的远离第一MTJ的表面上，第二MTJ包括由下至上依次设置的第二自由层、第二隔离层与第二参考层，且第一参考层与第二参考层的磁化方向相同，第一参考层的磁化方向与第一自由层的磁化方向的位置关系为第一位置关系，第二参考层的磁化方向与第二自由层的磁化方向的位置关系为第二位置关系，当第一位置关系与第二位置关系相同时，第一MTJ与第二MTJ的电阻值不相等。该存储单元的存储密度高。

技术领域

本申请涉及计算机存储技术领域，具体而言，涉及一种存储单元与存储器。

背景技术

磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory，简称MRAM)由于具有高密度、寿命长以及非易失等优点，被认为是未来最广泛应用的“通用”处理器。它的核心工作单元是由“磁参考层/隔离层/磁自由层”三明治结构组成的磁隧道结(MTJ)。

第一代的MRAM主要是依靠字线和位线产生的奥斯特磁场来实现写入过程，但是它需要通入足够大的电流来产生足够强的磁场，从而实现自由层磁矩的翻转。这个过程将会消耗很大的能量，同时写入信息的错误率很高，对工艺的精度的要求也相当的高。

为了改善MRAM的性能，第二代的MRAM采用自旋转移矩(Spin Transfer Torque，STT)效应来实现写入过程。通过改变电流的极性，使得自由层的磁矩与自旋极化电流的极化方向相同，进而实现自由层与参考层的磁矩平行或反平行排列，实现低阻态和高阻态的转换，它们分别对应于信息存储中的“0”和“1”。

STT-MRAM不仅具有传统MRAM的优势，而且大大降低了写入错误信息的概率，具有很好的应用前景。尽管STT存储技术在许多方面优于其他存储技术，但它是依靠电流来实现写入机制的，这意味着它在写入数据时会产生热量，目前信息写入所需的电流密度仍然比较高。此外其存储容量也受到大的写入电流密度的限制，从而也限制STT-MRAM的运用范围。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种存储单元与存储器，以解决现有技术中的存储器的存储密度较低的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种存储单元，该存储单元包括MTJ模块，上述MTJ模块包括：第一MTJ，包括由下至上依次设置的第一参考层、第一隔离层与第一自由层；压电层，设置在上述第一自由层的远离上述第一隔离层的表面上；以及第二MTJ，设置在上述压电层的远离上述第一MTJ的表面上，上述第二MTJ包括由下至上依次设置的第二自由层、第二隔离层与第二参考层，其中，上述第一参考层与上述第二参考层的磁化方向相同，上述第一参考层的磁化方向与上述第一自由层的磁化方向的位置关系为第一位置关系，上述第二参考层的磁化方向与上述第二自由层的磁化方向的位置关系为第二位置关系，当上述第一位置关系与上述第二位置关系相同时，上述第一MTJ与上述第二MTJ的电阻值不相等。

进一步地，上述压电层的材料选自硫化镉、铌镁酸铅-钛酸铅、锆钛酸铅、钛酸钡与钛酸铅中的一种或多种。

进一步地，上述压电层的厚度在1～500nm之间。

进一步地，上述压电层使得上述第一自由层与上述第二自由层翻转90°的最小电压为阈值电压，上述存储单元的读出电压小于上述阈值电压。

进一步地，上述第一参考层和/或上述第二参考层的材料选自铁磁材料与非磁材料，或者上述第一参考层和/或上述第二参考层的材料选自铁磁材料与反铁磁材料。

进一步地，上述第一隔离层和/或上述第二隔离层包括AlOx层和/或MgO层。

进一步地，上述第一自由层和/或上述第二自由层的材料选自铁、钴、硼与镍中的一种或多种。