[发明专利]具有电压相关的面内磁各向异性的MRAM

权利要求书

1.一种装置，包括：

磁隧道结，所述磁隧道结用于存储数据，所述磁隧道结包括固定层、阻挡层和复合自由层，所述阻挡层设置在所述固定层和所述复合自由层之间，所述复合自由层包括：

一个或多个铁磁层；

一个或多个各向异性诱导层，所述一个或多个各向异性诱导层响应于垂直偏置电压而诱导针对所述复合自由层的面内磁各向异性。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁隧道结为自旋转移扭矩磁隧道结，所述自旋转移扭矩磁隧道结基于所述自由层的磁矩存储数据，其中所述自由层的所述磁矩能够由写入电流切换通过所述固定层和所述自由层。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述诱导的面内磁各向异性降低了用于切换所述自由层的所述磁矩的所述写入电流的量值。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述写入电流的所述降低对于所述偏置电压的正值和负值是对称的。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述固定层的磁矩和所述复合自由层的磁矩垂直于所述阻挡层。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述复合自由层包括单个各向异性诱导层。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述复合自由层包括多个各向异性诱导层，所述多个各向异性诱导层与超晶格结构中的所述铁磁层交替。

8.根据权利要求1所述的装置，其中各向异性诱导层包括内置面内电场。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述内置电场是由于所述各向异性诱导层中的横向结构不对称性而产生的。

10.根据权利要求8所述的装置，其中通过所述内置面内电场和基于所述垂直偏置电压的垂直偏置电流之间的自旋轨道耦合来诱导所述面内磁各向异性。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个各向异性诱导层包括半金属材料。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个各向异性诱导层包括过渡金属二硫化物。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个各向异性诱导层包括以下中的一者或多者：二碲化钨、二硫化钼、二砷化钽和二锑化铌。

14.根据权利要求1所述的装置，其中各向异性诱导层的厚度被配置为使得在没有偏置电压的情况下，所述复合自由层的磁化跨所述一个或多个铁磁层是一致的。

15.一种系统，包括：

磁阻随机存取存储器(MRAM)管芯，所述MRAM管芯包括多个存储器单元，每个存储器单元包括参考层、阻挡层和复合自由层，

所述阻挡层设置在所述参考层和所述复合自由层之间，所述复合自由层包括：

一个或多个铁磁层；

一个或多个各向异性诱导层，所述一个或多个各向异性诱导层与所述一个或多个铁磁层交替，所述一个或多个各向异性诱导层被配置为响应于垂直写入电流而诱导针对所述复合自由层的面内磁各向异性。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述MRAM管芯还包括外围电路，所述外围电路偏置字线和位线，所述字线和位线耦接到所述存储器单元以提供所述写入电流。

17.根据权利要求15所述的系统，其中在写入操作期间，所述存储器单元的热稳定性由所述诱导的面内磁各向异性暂时降低。

18.根据权利要求15所述的系统，其中所述存储器单元响应于所述写入电流满足阈值而存储数据，并且所述诱导的面内磁各向异性降低所述阈值。