[发明专利]基于合金中相反自旋流控制的磁随机存储单元

说明书

本公开提供了一种基于合金中相反自旋流控制的磁随机存储单元，包括：衬底、缓冲层、自旋轨道耦合层和磁隧道结层；自旋轨道耦合层的材料为产生相反自旋流的包含重金属元素的二元或多元合金材料；磁隧道结层形成于自旋轨道耦合层上；磁隧道结层包括磁自由层，所述磁自由层形成于所述自旋轨道耦合层上；在所述自旋轨道耦合层施加脉冲电流，所述自旋轨道耦合层产生相反自旋流，通过所述相反自旋流诱导所述磁隧道结中的所述磁自由层的磁矩发生180°定向翻转。本公开不再使用高密度电流通入隧穿结实现磁自由层磁化翻转的方式，通过自旋轨道耦合层中产生的相反自旋流，由自旋轨道矩诱导磁自由层磁矩发生定向翻转。

技术领域

本公开涉及信息技术及微电子领域，尤其涉及一种基于合金中相反自旋流控制的磁随机存储单元、磁随机存储阵列、磁电阻器件以及可编译逻辑器件。

背景技术

当今社会，海量信息的存在，使得人们对信息的处理和存储要求越来越高，因此寻找新型的非挥发、低功耗、高速度的信息处理和存储器件成为了当前的研究热点。相比于传统的信息器件，其中利用电子的自旋来进行信息的处理和存储，有可能是最具前景的技术之一。当前商业上大力发展的自旋转移矩-磁随机存储器(STT-MARM)和处于实验室研究阶段的自旋轨道矩-磁随机存储器(SOT-MRAM)，都是基于存储单元中磁自由层的磁化翻转，导致磁电阻的变化，从而实现信息的存储功能，具有高速和非易失等优点。基于STT-MARM中磁自由层的磁化翻转靠电流实现，通常需要非常高的电流密度(10⁶-10⁷A/cm²)，因大电流通过存储器的隧道结区，不仅导致功耗过大，且长期通入大电流易导致存储器的隧道结区被击穿，从而极大地降低存储器的使用寿命。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于合金中相反自旋流控制的磁随机存储单元及制备方法，以解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于合金中相反自旋流控制的磁随机存储单元，包括：

衬底；

缓冲层，形成于所述衬底上；

自旋轨道耦合层，所述自旋轨道耦合层的材料为产生相反自旋流的包含重金属元素的二元或多元合金材料；

磁隧道结层，形成于所述自旋轨道耦合层上；所述磁隧道结层包括磁自由层，所述磁自由层形成于所述自旋轨道耦合层上；

在所述自旋轨道耦合层施加脉冲电流，所述自旋轨道耦合层产生相反自旋流，通过所述相反自旋流诱导所述磁隧道结中的所述磁自由层的磁矩发生180°定向翻转。