[发明专利]磁性存储器阵列及读写控制方法

权利要求书

1.一种磁性存储器阵列，其特征在于，包括：

多个磁性存储器单元，所述多个磁性存储器单元中的每个磁性存储器单元：包括第一开关、第二开关、第一位单元及第二位单元，其中，所述第一位单元和第二位单元共用一自旋轨道转矩层，所述第一位单元与第二位单元通过所述自旋轨道转矩层分别与相邻的两条位线连接，所述第一位单元和第二位单元通过所述第一开关和第二开关与相邻的两条字线连接；

读写控制单元，通过源线与至少一个磁性存储器单元连接，控制至少一个磁性存储器单元中的所述第一开关和第二开关的工作状态以读取或者设置所述第一位单元或第二位单元的状态；

所述第一位单元包括第一磁性隧道结和第一上电极，所述第二位单元包括第二磁性隧道结和第二上电极，所述第一开关为第一晶体管，所述第二开关为第二晶体管，所述第一位单元的上电极与所述第二位单元的上电极连接所述第二晶体管的漏极，所述第一晶体管的漏极与位于所述第一位单元和第二位单元之间的自旋轨道转矩层电连接，所述第一晶体管的栅极连接相邻两条字线的一条，所述第二晶体管的栅极连接所述相邻两条字线的另一条，所述第一晶体管和所述第二晶体管的源极连接源线。

2.根据权利要求1所述的磁性存储器阵列，其特征在于，所述自旋轨道转矩层的材料包括重金属及拓扑绝缘体中的一种，所述重金属包括Pt、Ta及W中的一种，所述拓扑绝缘体包括BiSe合金及BiSb合金中的一种，所述自旋轨道转矩层的厚度介于2nm-30nm之间，长度介于100nm-800nm之间，宽度介于10nm-100nm之间。。

3.根据权利要求1所述的磁性存储器阵列，其特征在于，所述读写控制单元控制至少一个所述磁性存储器单元中的所述第一开关、第二开关的工作状态，控制流经所述自旋轨道转矩层的电流以设置所述第一位单元或者第二位单元的状态。

4.根据权利要求3所述的磁性存储器阵列，其特征在于，所述读写控制单元通过控制至少一个磁性存储器单元的相邻2条字线的电压以控制第一开关、第二开关的工作状态；通过选通所述相邻2条位线中的一条位线并控制其电压、源线的电压来控制流经所述自旋轨道转矩层的电流以设置所述第一位单元或者第二位单元的状态。

5.根据权利要求1所述的磁性存储器阵列，其特征在于，所述读写控制单元控制至少一个所述存储器单元中的所述第一开关、第二开关的工作状态以读取所述第一位单元或者第二位单元的状态。

6.根据权利要求5所述的磁性存储器阵列，其特征在于，所述读写控制单元通过控制至少一个所述存储器单元的相邻2条字线的电压以控制第一开关、第二开关的工作状态；通过选通相邻2条位线中的一条位线并控制其电压、源线的电压以读取所述第一位单元或者第二位单元的状态。

7.根据权利要求1所述的磁性存储器阵列，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管的共源。

8.根据权利要求1所述的磁性存储器阵列，其特征在于：所述磁性隧道结包括自由磁层、固定磁层、以及设置在所述自由磁层和所述固定磁层之间的绝缘隧道层，其中，所述固定磁层具有固定的第一磁极，所述自由磁层具有可变的第二磁极，若所述第一磁极与所述第二磁极同向，则所述磁性隧道结为低阻态，若所述第一磁极与所述第二磁极反向，则所述磁性隧道结为高阻态。

9.根据权利要求8所述的磁性存储器阵列，其特征在于：所述自由磁层位于所述自旋轨道转矩层上，其第一磁极的方向为垂直方向，所述自由磁层的材料包括CoFeB合金、FeB合金及CoFe合金中的一种，所述自由磁层的厚度介于0.8nm-1.3nm之间。

10.根据权利要求8所述的磁性存储器阵列，其特征在于：所述自由磁层包括合成反铁磁结构，所述合成反铁磁结构包括反向对准的第一铁磁材料层及第二铁磁材料层，以及位于所述第一铁磁材料层及第二铁磁材料层之间的非磁性材料耦合隔层。