[发明专利]三端自旋霍尔MRAM

权利要求书

1.一种磁存储器单元，包括：

自旋霍尔线，其专用于磁存储器单元；

磁性隧道结(MTJ)，其设置在自旋霍尔线上，其中MTJ包括通过隧道势垒与自由磁性层分离的固定磁性层；以及

一对选择晶体管，其连接到自旋霍尔线的相对端。

2.如权利要求1所述的磁存储器单元，还包括：

在MTJ与自旋霍尔线之间的磁性绝缘层。

3.如权利要求2所述的磁存储器单元，其中磁性绝缘层包括氧化镍。

4.如权利要求1所述的磁存储器单元，其中固定磁性层和自由磁性层各自包括钴-铁-硼。

5.如权利要求1所述的磁存储器单元，其中隧道势垒包括氧化镁。

6.如权利要求1所述的磁存储器单元，其中自旋霍尔线包括从由以下材料组成的组中选择的材料：钨、钽、铂、铋、硒及其组合。

7.一种磁性随机存取存储器(MRAM)器件，包括：

位线；

取向与位线正交的字线；以及

位于位线和字线之间的如前述权利要求中任一项所述的磁存储单元。

8.如权利要求7所述的MRAM器件，其中选择晶体管对中的每个选择晶体管包括由沟道区互连的源极区和漏极区，以及配置成调节通过沟道区的电荷流的栅极，并且其中栅极连接到字线的一个给定字线。

9.如权利要求8所述的MRAM器件，其中选择晶体管的漏极区连接到自旋霍尔线。

10.如权利要求8所述的MRAM器件，还包括：

取向平行于位线的源极线。

11.如权利要求10所述的MRAM装置，其中选择晶体管的源极区域连接到源极线中的一者。

12.一种操作MRAM器件的方法，该方法包括步骤：

将字线电压施加到MRAM器件的给定字线，其中MRAM器件包括：位线、取向与位线正交的字线、以及在位线和字线之间的磁存储器单元，其中每个磁存储器单元包括：i)磁存储器单元专用的自旋霍尔线，ii)设置在自旋霍尔线上的MTJ，包括通过隧道势垒与自由磁性层分离的固定磁性层，以及iii)连接到自旋霍尔线的相对端的一对选择晶体管；

将第一电压Vdd施加到每个磁性存储器单元中的自旋霍尔线，以使每个磁性存储器单元的MTJ中的自由磁性层不稳定；

将写入电压施加到与逻辑1或逻辑0对应的每个位线；以及

将第二电压Vs施加到每个磁存储器单元中的自旋霍尔线，其中Vs<Vdd，

其中在将第二电压Vs施加到自旋霍尔线的步骤之前执行将写入电压施加到每个位线的步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其中Vs小于或等于Vdd/2。

14.如权利要求12所述的方法，其中在执行将第二电压Vs施加到自旋霍尔线的步骤之前，在执行将写入电压施加到每个位线的步骤之后，允许经过持续时间d，其中d为从约0.1ns至约5ns，以及其间的范围。

15.如权利要求12所述的方法，其中写入电压为0伏或Vdd。

16.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：

在将第一电压Vdd施加到每个磁存储单元中的自旋霍尔线的同时使位线浮置，以使每个磁存储单元的MTJ中的自由磁性层不稳定。

17.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：

在第一电压Vdd被施加到每个磁存储器单元中的自旋霍尔线的同时，将Vs施加到位线，以使每个磁存储器单元的MTJ中的自由磁性层不稳定。

18.如权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：

将读取电压施加到每个位线；以及

将流过每个位线的电流与参考电流进行比较，以确定磁存储器单元中的每个磁存储器单元存储逻辑1还是逻辑0。