[发明专利]一种磁性赛道存储器

说明书

本发明涉及存储器技术领域，尤指一种磁性赛道存储器。包含：磁性纳米线赛道、读器件和写器件，所述写器件与所述磁性纳米线赛道构成写MTJ结构，所述读器件与所述磁性纳米线赛道构成读MTJ结构，所述磁性纳米线赛道设有磁畴，所述磁畴可根据所述写MTJ结构上的写电流来改变其在所述磁性纳米线赛道中的磁化方向，实现写操作；在执行写操作时，通过外加电压的方式在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场；当不需要进行写操作时，所述外加电压降低或为零。本发明能够在保证磁性赛道存储器非易失性的前提下，降低写入数据时的电流和功耗。

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，尤指一种磁性赛道存储器。

背景技术

磁性赛道存储器(Racetrack Memory)是一种非易失型的存储器，由通过电路连接的磁性纳米线赛道以及相应的读器件和写器件组成。磁性纳米线赛道内可含有多个不同的磁畴，相邻磁畴通过磁畴壁分开。磁畴(壁)的排列方式代表了磁性纳米线赛道内存储的信息。通过写器件可将新的磁畴状态写入磁性纳米线赛道，而磁畴的排列方式可通过读器件读出，从而提取出所存储的信息。

磁性纳米线赛道中的磁畴可以在外加电流的作用下发生移动。当改变外加电流方向的时候，磁畴移动的方向也相应改变。因此，通过外加电流可驱动存储的磁畴图案沿着磁性纳米线赛道依次通过读器件或写器件，并对磁畴按位进行读取或写入操作。

为了保证磁性赛道存储器的非易失性，磁性纳米线赛道中的磁畴需要具有较高的翻转能量势垒，使得存储的数据能够保持长时间不发生丢失。然而，较高的翻转能量势垒也意味着在写入数据时需要消耗更高的能量，增大了功耗。

发明内容

为解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种磁性赛道存储器，其能够在保证磁性赛道存储器非易失性的前提下，降低写入数据时的电流和功耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种磁性赛道存储器，包含：磁性纳米线赛道、读器件和写器件，所述写器件与所述磁性纳米线赛道构成写MTJ结构，所述读器件与所述磁性纳米线赛道构成读MTJ结构，所述磁性纳米线赛道设有磁畴，所述磁畴可根据所述写MTJ结构上的写电流来改变其在所述磁性纳米线赛道中的磁化方向，实现写操作；

在执行写操作时，通过外加电压的方式在需要写入数据的磁畴界面处建立外加电场；当不需要进行写操作时，所述外加电压降低或为零。

进一步，所述磁性纳米线赛道呈“U”形，所述读器件位于所述磁性纳米线赛道的顶部或侧面或底部，所述写器件位于所述磁性纳米线赛道的顶部或侧面或底部。

进一步，所述读MTJ结构包括第一读磁性电极、第一隧穿势垒层和第二读磁性电极，所述第一读磁性电极为所述读MTJ结构内的磁畴；

当磁性纳米线赛道内的磁畴磁化方向发生改变时，读MTJ结构的电阻值发生变化，通过该电阻值的变化可读取存储的信息。

进一步，所述写MTJ结构包括第一写磁性电极、第二隧穿势垒层和第二写磁性电极，所述第一写磁性电极为所述写MTJ结构内的磁畴。

进一步，所述读器件和写器件为同一器件，即读写器件，所述读写器件与所述磁性纳米线赛道构成读写MTJ结构，所述读写MTJ结构包括第一读写磁性电极、第三隧穿势垒层和第二读写磁性电极，所述第一读写磁性电极为所述读写MTJ结构内的磁畴。

进一步，所述磁性纳米线赛道包含种子层、磁性层和覆盖层，所述磁性层包含若干磁性薄膜和若干非磁性薄膜，各所述磁性薄膜之间由所述非磁性薄膜隔开。

进一步，所述磁性层包括人工反铁磁结构，所述人工反铁磁结构由相邻的所述磁性薄膜通过彼此之间的非磁性薄膜发生交换耦合，从而实现相邻近磁性薄膜磁矩方向的反向排列。