[发明专利]一种磁子自旋力矩器件、存储结构及电子设备

说明书

一种磁子自旋力矩器件、存储结构及电子设备，所述磁子自旋力矩器件包括：衬底，设置在所述衬底上的自旋源层，设置在所述自旋源层远离所述衬底一侧的磁子传输层，设置在所述磁子传输层远离所述衬底一侧的磁性结构层，其中，所述磁子传输层包括多铁反铁磁材料。本实施例提供的方案，使用多铁反铁磁材料作为磁子传输层，可以实现通过电场控制磁子自旋力矩，相比使用非多铁反铁磁材料作为磁子传输层的方案，电场可调，传输距离更远，损耗更小，能耗低。

技术领域

本公开实施例涉及但不限于磁性存储技术，尤指一种磁子自旋力矩器件、存储结构及电子设备。

背景技术

磁性随机存取存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)因其非易失性、高持久性、低功耗等优点正成为存储器的主流。在90年代早期，自旋转移力矩(SpinTransfer Torque，STT)被发现。STT-MRAM技术近年来已成为一种成熟的嵌入式技术，各大厂商均宣布大规模生产嵌入式STT-MRAM。然而，STT-MRAM存在延迟和可靠性问题，使其不适合替换L1/L2缓存静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，SRAM)。自旋轨道矩-磁性随机存取存储器(Spin-Orbit Torque–MARAM，SOT-MRAM)，有着亚纳秒的切换速度和更好的续航能力，而成为STT-MRAM的潜在候选。但是SOT-MRAM这种3端配置至少需要两个晶体管才能工作，大大限制了集成密度。SOT-MRAM的另一个挑战是其高开关电流，这对其可靠性和比特单元面积产生不利影响。随之，研究者提出了电压控制多比特和SOT共享写入通道。然而由于低面内磁隧道结(Magnetic Tunnel Junction，MTJ)保留和低速的门调制，限制了这种方案的可伸缩性和效率。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开实施例提供了一种磁子自旋力矩器件、存储结构及电子设备。

本公开实施例提供了一种磁子自旋力矩器件，包括：

衬底，设置在所述衬底上的自旋源层，设置在所述自旋源层远离所述衬底一侧的磁子传输层，设置在所述磁子传输层远离所述衬底一侧的磁性结构层，其中，所述磁子传输层包括多铁反铁磁材料。

在一示例性实施例中，所述多铁反铁磁材料包括以下至少之一：铁酸铋、铁酸铋镧、锰酸铽、锰酸钙、锰酸镥、锰酸锶钡。

在一示例性实施例中，沿垂直于所述衬底的方向，所述磁子传输层的厚度为2至1000纳米。

在一示例性实施例中，所述自旋源层的材料包括以下至少之一：铂、钽、钨、锡、铂锰合金、二碲化钨、铋锑合金、铱锰合金、二氧化铱、钌酸锶、铱酸锶。

在一示例性实施例中，所述磁性结构层包括一层或多层垂直磁各向异性薄膜。

在一示例性实施例中，所述磁性结构层的材料包括以下至少之一：钴、钴铁硼、碲化铁、镧锶锰氧化物、铂钴单层和铂钴多层。

在一示例性实施例中，所述磁子自旋力矩器件还包括：设置在所述磁性结构层远离所述衬底一侧的电极，在平行于所述衬底的平面上，所述电极的正投影与所述磁子传输层的正投影存在交叠。

本公开实施例一种存储结构，包括：衬底，设置在所述衬底上的自旋源层，设置在所述自旋源层远离所述衬底一侧的磁子传输层，设置在所述磁子传输层远离所述衬底一侧的至少一个磁记录单元，设置在所述磁记录单元远离所述衬底一侧的电极，在平行于所述衬底的平面上，所述电极的正投影与所述磁子传输层的正投影存在交叠，其中，所述磁子传输层包括多铁反铁磁材料。

在一示例性实施例中，所述电极与所述磁记录单元一一对应。

在一示例性实施例中，所述多铁反铁磁材料包括以下至少之一：铁酸铋、铁酸铋镧、锰酸铽、锰酸钙、锰酸镥、锰酸锶钡。