[发明专利]存储阵列结构及制备方法、存储器及写入方法和读出方法

权利要求书

1.一种存储阵列结构，其特征在于，所述存储阵列结构包括：

至少一个存储单元，所述存储单元包括叠置的超导器件及磁性存储器件，且所述超导器件与所述磁性存储器件串联设置；

至少一个超导上电极，所述超导上电极设置于所述存储单元上方，并与对应的所述存储单元电连接，当存在至少两个所述超导上电极时，各所述超导上电极之间不接触；

至少一个超导下电极，所述超导下电极设置于所述存储单元下方，并与对应的所述存储单元电连接，当存在至少两个所述超导下电极时，各所述超导下电极之间不接触；以及

至少一个超导字线，所述超导字线设置于所述存储单元上方，并设置于对应的所述超导上电极远离所述存储单元的一侧，且所述超导字线与所述超导上电极之间具有间距；或者，所述超导字线设置于所述存储单元下方，并设置于对应的所述超导下电极远离所述存储单元的一侧，且所述超导字线与所述超导下电极之间具有间距；当存在至少两个所述超导字线时，各所述超导字线之间不接触，其中，所述存储单元中的所述超导器件和所述磁性存储器件的上下位置可以互换，所述超导字线靠近对应的所述存储单元中的所述超导器件设置。

2.根据权利要求1所述的存储阵列结构，其特征在于，每个所述超导上电极对应至少两个所述存储单元，每个所述超导下电极对应至少两个所述存储单元，每个所述超导字线对应至少两个所述存储单元，其中，所述超导上电极与对应的所述超导下电极之间平行设置，所述超导字线与对应的所述超导上电极之间垂直设置；当存在至少两个所述超导上电极时，各所述超导上电极之间平行排布，当存在至少两个所述超导下电极时，各所述超导下电极之间平行排布，当存在至少两个所述超导字线时，各所述超导字线之间平行排布。

3.根据权利要求1所述的存储阵列结构，其特征在于，所述磁性存储器件包括磁性隧道结器件以及自旋阀器件中的至少一种；所述超导器件包括约瑟夫森结、超导纳米桥结、n-Tron型超导材料以及高温超导材料中的任意一种；所述超导上电极的材质包括Nb、NbN、NbTi、Nb₃Sn及高温超导材料中的至少一种；所述下电极的材质包括Nb、NbN、NbTi、Nb₃Sn及高温超导材料中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的存储阵列结构，其特征在于，所述磁性存储器件至少包括依次设置的参考层、非磁层及自由层，其中，所述非磁层的材质包括绝缘材料及导电金属材料中的任意一种；所述自由层包括单层铁磁薄膜及至少两层铁磁薄膜与诱导耦合层构成的叠层结构中的任意一种；所述参考层包括单层铁磁薄膜及至少两层铁磁薄膜与诱导耦合层构成的叠层结构中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的存储阵列结构，其特征在于，所述铁磁薄膜的材质包括Co、Fe、Ni、Mn、Rh、Pd、Pt、Gd、Tb、Dy、Ho、Al、Si、Ga、Ge及B中的至少一种；所述诱导耦合层的材质包括Cr、Cu、Mo、Ru、Pd、Hf、Ta、W、Tb、Ir及Pt中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的存储阵列结构，其特征在于，所述超导器件处于非超导状态时的电阻大于所述磁性存储器件的电阻的十倍。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的存储阵列结构，其特征在于，所述存储阵列结构还包括至少一个超导写位线，所述超导写位线设置于所述存储单元的上方或者下方，并与对应的所述超导字线之间对应交叉设置，且所述超导写位线与所述超导字线、所述超导写位线与所述超导上电极、所述超导写位线与所述超导下电极以及所述超导写位线与所述存储单元之间均具有间距；当存在至少两个所述超导写位线时，各所述超导写位线之间不接触。

8.根据权利要求7所述的存储阵列结构，其特征在于，所述超导上电极与对应的所述超导下电极之间平行设置，所述超导写位线与所述超导上电极之间平行设置，所述超导写位线与对应的所述超导字线之间对应垂直设置；当存在至少两个所述超导写位线时，各所述超导写位线之间平行排布。