[发明专利]自旋电子器件、电路单元、计算网络、算子以及神经网络

权利要求书

1.一种随机自旋电子器件，包括：

加热器，所述加热器用于流过写入脉冲信号；

隔离层，形成于所述加热器的顶面；

反铁磁层，形成于所述隔离层的顶面；

铁磁层，形成于所述反铁磁层的顶面，其中，所述反铁磁层用于固定所述铁磁层的磁矩，以使得所述铁磁层不产生磁畴壁；

RKKY耦合层，形成于所述铁磁层的顶面；

磁隧道结，形成于所述RKKY耦合层的顶面一侧，其中，在写入脉冲信号输入的情况下，所述磁隧道结的磁畴壁自由层中的磁畴壁发生运动。

2.根据权利要求1所述的随机自旋电子器件，其中，所述磁隧道结包括：

所述磁畴壁自由层，形成于所述RKKY耦合层的顶面，其中，在输入控制脉冲信号的情况下，所述磁畴壁自由层内的所述磁畴壁发生运动；

势垒层，形成于所述磁畴壁自由层的顶面一侧；

参考层，形成于所述势垒层的顶面，其中，所述磁畴壁自由层、所述铁磁层和所述参考层均具有垂直磁各向异性。

3.根据权利要求2所述的随机自旋电子器件，还包括：

两个反铁磁钉扎层，分别形成于所述磁畴壁自由层的两侧，其中，所述势垒层位于两个所述反铁磁钉扎层的两侧。

4.根据权利要求2所述的随机自旋电子器件，其中，所述畴壁自由层、所述参考层和所述铁磁层的材料包括以下至少之一：Co、CoFeB、Co、Pt、CoFeAl、Co、Pd、CoFe，所述参考层的厚度大于所述磁畴壁自由层的厚度，或所述参考层的材料矫顽力大于所述磁畴壁自由层的材料矫顽力，或，所述参考层被反铁磁或合成反铁磁的钉扎层所钉扎；所述势垒层的材料包括以下至少之一：MgO、Al₂O₃；

所述反铁磁层的材料包括以下至少之一：IrMn、FeMn、NiMn、CoMn、PtMn、Mn₂Au、NiO、MnO；

所述RKKY耦合层的材料包括以下至少之一：Ru、Ta、W、Pt、Cu、V、Cr、Rh、Nd、Mo、Re；

所述隔离层的材料包括以下至少之一：SiO₂、SiN；

所述加热器的材料包括金属的氧化物、氮化物、碳化物或硼化物的衍生物，所述加热器具有满足预设电阻阈值的电阻率，用于产生充足的焦耳热；

其中，所述加热器产生的焦耳热用于调制磁畴壁自由层、RKKY耦合层和所述铁磁层的RKKY作用强度。

5.根据权利要求2所述的随机自旋电子器件，其中，在没有电流流过随机自旋电子器件的情况下，所述畴壁自由层中的磁畴壁在RKKY有效场和内建磁场的净磁场作用下，驱动磁畴壁向远离所述势垒层的方向运动；

当电流流过加热器时，产生的焦耳热削弱RKKY作用，使RKKY有效场和内建磁场的净磁场极性改变，驱动磁畴壁向所述势垒层的方向运动。

6.根据权利要求1所述的随机自旋电子器件，其中，根据控制脉冲信号的幅值、数量、脉宽，所述随机自旋电子器件通过形成的RKKY有效场和内建磁场而具备积累-放电、积累-泄露-放电、随机中的至少一种特性。

7.一种读写电路单元，包括：

如权利要求1～6中任一项所述的随机自旋电子器件，其中，所述随机自旋电子器件中的磁隧道结用于输入读电流，加热器远离所述磁隧道结的一端接入电源电压，使电流流入加热器；

写晶体管源漏极，一端与所述加热器的另一端连接，所述写晶体管源漏极的输入端用于输入控制信号；

限流电阻，一端与所述写晶体管源漏极的另一端连接；

比较器，所述比较器的第一端与所述磁隧道结邻接，所述比较器的第二端用于输出脉冲信号。