[发明专利]基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器

权利要求书

1.基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：由上到下包括顶电极、反铁磁金属层、SOT-MTJ和衬底，所述SOT-MTJ包括由上至下依次设置的参考层、隧穿势垒层、重金属层Ru、自由层，所述隧穿势垒层为两层氧化物混合的不均称锯齿结构，衬底为两层钙钛矿型氧化物异质结的结构。

2.根据权利要求1所述的基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：所述衬底材料为SrTiO₃、SrIrO₃、SrRuO₃中的任意两种。

3.根据权利要求1所述的基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：所述重金属材料为Ru，重金属材料Ru设置在铁磁金属层和隧穿势垒层中间，Ru层能够吸收入射的自旋电流作为自旋阱，增强铁磁体对自选电流的吸收，Ru层材料结构的厚度1nm。

4.根据权利要求1所述的基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：所述自由层为混合金属材料钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB、或镍铁NiFe中的一种，用于存储数据，自由层即铁磁金属层，厚度为1-3nm。

5.根据权利要求1所述的基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：所述隧穿势垒层的两种氧化物材料分别为氧化镁和三氧化二铝，用于产生隧穿效应来传输自旋信号，上层为氧化层，氧化物为锯齿形，下层为矩形的三氧化二铝，该不匀称的结构用于代替外部偏置磁场的作用，隧穿势垒层的厚度为2-3nm的非匀称锯齿结构。

6.根据权利要求5所述的基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：所述参考层指混合金属材料钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB、或镍铁NiFe中的一种，参考层为厚度为2-3nm的反锯齿结构。

7.根据权利要求1所述的基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：所述反铁磁金属层材料为混合金属材料钴钯CoPd，用于提供对于参考层的扎钉作用，并有助于自由层完成磁化翻转。

8.根据权利要求1所述的基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：所述顶电极材料是钽Ta、铜Cu、铝Al、Zr、Pt中的一种。

9.根据权利要求1所述的基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：所述衬底厚度为10-100nm，反铁磁金属层的厚度为1-2nm，反铁磁金属层的厚度为0-20nm，顶电极的厚度为10-100nm，自旋轨道动量矩磁存储器的形状为长方形。

10.根据权利要求1所述的基于钙钛矿型异质结衬底及锯齿型隧穿异质结的自旋轨道动量矩磁存储器，其特征在于：该自旋轨道动量矩磁存储器结构的数据写入操作，是通过向底电极分别注入正负双向电流Iwrite来完成对自由层磁化状态的改变，从而实现数据“0”或“1”的写入；该自旋轨道动量矩磁存储器结构的数据读取操作，是通过将流经该SOT-MTJ的读取电流Iread与基准参考电流来进行比较来判断存储在其中的数据信息。