[发明专利]一种磁性存储器、数据存储装置及控制方法

说明书

本发明提供了一种磁性存储器、数据存储装置及控制方法，所述磁性存储器包括强自旋轨道耦合层及设于所述强自旋轨道耦合层上与所述强自旋轨道耦合层电接触的多个磁隧道结，其中，所述强自旋轨道耦合层对应于每个磁隧道结的两侧设有与所述强自旋轨道耦合层连接的第一输入电极和第一输出电极；所述磁隧道结具有垂直磁各向异性，所述磁隧道结的长和宽之比不为1，所述磁隧道结的对称轴与对应的所述强自旋轨道耦合层的对称轴形成预设夹角，本发明的磁性存储器无需外加磁场，并简化了存储器的控制电路，提高了存储密度。

技术领域

本发明涉及磁性存储器技术领域，尤其涉及一种磁性存储器、数据存储装置及控制方法。

背景技术

磁性随机存取存储器(Magnetic random access memory,MRAM)以磁隧道结(Magnetic tunnel junction,MTJ)为核心器件，具有低功耗、非易失性存储、写入速度快等优点。

目前，自旋轨道矩(Spin orbit torque,SOT)是最具应用潜力的MRAM写入技术之一。SOT-MTJ不易击穿，可靠性高，且读写路径分离，可独立优化。尤其是，对于目前普遍采用的具有垂直磁各向异性(Perpendicular magnetic anisotropy,PMA)的磁隧道结而言，SOT-MRAM的写入速度有望达到亚纳秒级。但是，为利用SOT实现PMA-MTJ状态的确定性翻转，普遍需要施加额外的磁场以人为地破坏体系对称性。然而，磁场的使用将使MRAM电路的设计更加复杂化，引起额外的面积和功耗开销。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种磁性存储器，无需外加磁场，并简化了存储器的控制电路，提高了存储密度。本发明的另一个目的在于提供一种数据存储装置。本发明的再一个目的在于提供一种磁性存储器的控制方法。本发明的还一个目的在于提供一种计算机设备。本发明的另一个目的在于提供一种可读介质。

为了达到以上目的，本发明一方面公开了一种磁性存储器，包括强自旋轨道耦合层及设于所述强自旋轨道耦合层上与所述强自旋轨道耦合层电接触的多个磁隧道结，其中，所述强自旋轨道耦合层对应于每个磁隧道结的两侧设有与所述强自旋轨道耦合层连接的第一输入电极和第一输出电极；

所述磁隧道结具有垂直磁各向异性，所述磁隧道结的长和宽之比不为1，所述磁隧道结的对称轴与对应的所述强自旋轨道耦合层的对称轴形成预设夹角；

其中，当向强自旋轨道耦合层输入第一信号时，所述多个磁隧道结呈第一阻态，当沿第一输入电极和第一输出电极的方向输入第二信号时，所述第一输入电极和所述第一输出电极对应的磁隧道结呈第二阻态。

优选的，所述磁隧道结包括与所述强自旋轨道耦合层电接触的自由层以及依次设于所述自由层上方的势垒层和固定层。

优选的，所述自由层和固定层的材料为铁磁金属，所述势垒层为氧化物。

优选的，所述磁隧道结为椭圆形或长方形。

优选的，所述强自旋轨道耦合层为重金属薄膜或反铁磁薄膜。

优选的，所述重金属薄膜的材料是铂Pt、钽Ta或钨W中的一种。

所述强自旋轨道耦合层的延伸方向的两侧设有用于输入第一信号的第二输入电极和第二输出电极。

本发明还公开了一种数据存储装置，包括如上所述的磁性存储器、写入模块和读取模块；

所述写入模块与所述强自旋轨道耦合层、所述第一输入电极和所述第一输出电极分别连接，用于在复位时向强自旋轨道耦合层输入第一信号使所有磁隧道结呈第一阻态，在数据写入时向待写入的磁隧道结的第一输入电极输入第二信号，使待写入的磁隧道结呈第二阻态；

所述读取模块用于获取所述写入模块在数据写入时向所有磁隧道结输入的信号，得到所有磁隧道结的阻态对应的状态信号。