[发明专利]一种磁性隧道结器件及其磁性随机存储装置

权利要求书

1.一种基于磁性隧道结器件的磁性随机存储装置，其特征在于，

包括一个电场辅助控制的磁性隧道结器件，所述磁性隧道结器件包括第一固定磁性层、一个自由磁性层和位于第一固定磁性层和自由磁性层之间的非磁性势垒层；所述第一固定磁性层和自由磁性层的磁化方向垂直指向面外或平行于面内；

所述磁性隧道结器件还包括位于自由磁性层上方的第二固定磁性层和可以通过电场调控的人工反铁磁装置，所述人工反铁磁装置位于第二固定磁性层和自由磁性层之间；所述人工反铁磁装置可以通过电场调控其反铁磁态与铁磁态的转变；

还包括分别在磁性隧道结器件的第一固定磁性层和第二固定磁性层外端设有的一对可以产生电场的平行电极板，并且在一对平行电极板与第一固定磁性层和第二固定磁性层之间分别设有一绝缘层和第一电极、第二电极；所述第一电极与字线以及晶体管连接、第二电极与位线连接，为磁性隧道结器件提供电流，一对平行电极板连接电压控制器为平行电极板提供电压；

所述平行电极板通过外接电源产生电场，人工反铁磁装置在电场作用下实现反铁磁态到铁磁态的转变；

所述人工反铁磁装置，包括：

第一层铁磁层、第二层铁磁层以及位于所述第一层铁磁层与第二层铁磁层之间的非磁性间隔层，所述第一层铁磁层、第二层铁磁层和非磁性间隔层构成第一层铁磁层-非磁性间隔层-第二层铁磁层的堆叠结构，所述堆叠结构即为人工反铁磁装置；

所述人工反铁磁装置处于反铁磁态，将人工反铁磁装置置于电场中，所述人工反铁磁装置实现反铁磁态到铁磁态的转变；去掉电场，所述人工反铁磁装置由铁磁态退回到反铁磁态，即可以通过电场调控其反铁磁态与铁磁态的转变。

2.根据权利要求1所述的基于磁性隧道结器件的磁性随机存储装置，其特征在于，所述人工反铁磁装置的第一层铁磁层和第二层铁磁层的材料选自FeCoB或Co/Pt，非磁性间隔层的材料选自Ru，且Ru的厚度在0.1nm-10nm。

3.根据权利要求1所述的基于磁性隧道结器件的磁性随机存储装置，其特征在于，电场调控所需的电压在0.1V-15V范围内。

4.根据权利要求1所述的基于磁性隧道结器件的磁性随机存储装置，其特征在于，所述基于人工反铁磁装置的磁性隧道结器件，

所述第一电极和第二电极分别与第一固定磁性层和第二固定磁性层接触，使电流可以在磁性隧道结器件中导通。

5.根据权利要求1所述的基于磁性隧道结器件的磁性随机存储装置，其特征在于，

包括所述第一固定磁性层和自由磁性层的磁化方向垂直指向面外或所述固定磁性层和自由磁性层的磁化方向平行于面内；

包括所述第二固定磁性层和人工反铁磁装置的磁化方向垂直指向面外或所述第二固定磁性层和人工反铁磁装置的磁化方向平行于面内。