[发明专利]自旋轨道扭矩磁随机存储单元、存储阵列及存储器

权利要求书

1.一种自旋轨道扭矩磁随机存储单元，包括：

选通器，为二维材料基选通器；

磁隧道结，其布置在所述选通器的上方或下方；所述磁隧道结包括反铁磁层和自由层，所述自由层与所述反铁磁层邻接；

所述选通器开启，所述存储单元导通，电流产生自旋流注入所述自由层，在所述自由层和所述反铁磁层的交换偏置效应作用下，所述自由层磁化方向翻转。

2.根据权利要求1所述的自旋轨道扭矩磁随机存储单元，其中，

所述磁隧道结还包括：隧穿层和参考层，所述参考层、所述隧穿层、所述自由层和所述反铁磁层依次层叠；所述选通器与所述反铁磁层邻接或者与所述参考层邻接；或者，

所述磁隧道结还包括：铁磁层、隧穿层和参考层，所述参考层、所述隧穿层、所述自由层、所述反铁磁层和所述铁磁层依次层叠；所述选通器与所述铁磁层邻接或者与所述参考层邻接。

3.根据权利要求1所述的自旋轨道扭矩磁随机存储单元，其中，所述自旋轨道扭矩磁随机存储单元还包括：

字线和位线，所述选通器和所述磁隧道结设置在所述字线和所述位线间。

4.根据权利要求1所述的自旋轨道扭矩磁随机存储单元，其中，所述选通器包括：

叠层单元，所述叠层单元为金属-二维半导体-金属结构，所述金属-二维半导体-金属结构包括：二维半导体层，以及分别设置于所述二维半导体层上、下表面的金属层；

其中，在所述二维材料选通器通电导通时，所述叠层单元包括两个反向并联的肖特基二极管结构；或者

所述选通器包括：

M个叠层单元，M≥2，每个叠层单元为金属-二维半导体-金属结构，所述金属-二维半导体-金属结构包括：二维半导体层，以及分别设置于所述二维半导体层上、下表面的金属层；

其中，每个叠层单元中，其中一个金属-二维半导体界面形成欧姆接触，另一个金属-二维半导体界面形成肖特基接触；

所述M个叠层单元沿着第一方向排布，所述第一方向平行于所述二维半导体层所在平面，在所述M个叠层单元中相邻的两个叠层单元的侧壁之间设置有绝缘层，在所述二维材料基选通器通电导通时所述M个叠层单元为M个反向并联的肖特基二极管结构。

5.根据权利要求2所述的自旋轨道扭矩磁随机存储单元，其中，所述参考层具有在面内或面外的磁化方向；所述自由层具有与所述参考层相平行或反平行的磁化方向。

6.根据权利要求1所述的自旋轨道扭矩磁随机存储单元，其中，所述选通器材料为二维范德华材料，选自WS₂或WSe₂；所述选通器的开启电压为-1V或1V；所述选通器的开启电流密度为10MA/cm²；所述选通器厚度的范围为2nm-7nm。

7.根据权利要求2所述的自旋轨道扭矩磁随机存储单元，其中，所述隧穿层的材料为MgO、A1₂O₃、MaAl₂O₄和h-BN中的一种或多种或二维范德华材料h-BN中的一种或多种；所述自由层材料为二维铁磁材料，选自Fe₃GeTe₂、FeCo、CrCoPt、CoFeB、CoFe₂Al、Mn₃Ga或者二维铁磁材料Ni₃GeTe₂、VSe₂、CrI₃中的一种或多种；所述反铁磁层的材料选自Fe₃GeTe₂、IrMn、FeMn、NiMn、CoMn、PtMn,、Co/Pt、FeO、CoO、NiO、MnO中的一种或多种；所述反铁磁层为至少一层；所述铁磁层的材料选自Fe₃GeTe₂、IrMn、FeMn、NiMn、CoMn、PtMn,、Co/Pt、FeO、CoO、NiO、MnO中的一种或多种；所述铁磁层为至少一层。