[发明专利]一种磁性隧道结器件及其磁性随机存储装置

摘要

本发明公开了一种磁性隧道结器件及其磁性随机存储装置，装置涉及到一种可以辅助自由磁性层翻转的人工反铁磁装置及一种固定磁性层，人工反铁磁装置可以通过电场调控，实现反铁磁态到铁磁态的转变，与固定磁性层共同作用，辅助自由磁性层的翻转。磁性随机存储装置包括一种磁性隧道结，当电流穿过磁性隧道结，在电场辅助作用下，自由磁性层实现翻转。自由磁性层翻转后，去掉电场，合成多层膜结构由铁磁态退回到反铁磁态，而自由磁性层保持翻转后的状态，从而实现数据的写入。合成多层膜结构与磁性隧道结共同构成磁性随机存储装置，通过电场和电流的共同作用达到写入数据的目的，具有速度快、功耗低、非易失性的优点。

主权项

1.一种基于磁性隧道结器件的磁性随机存储装置，其特征在于，包括一个电场辅助控制的磁性隧道结器件，所述磁性隧道结器件包括第一固定磁性层、一个自由磁性层和位于第一固定磁性层和自由磁性层之间的非磁性势垒层；所述第一固定磁性层和自由磁性层的磁化方向垂直指向面外或平行于面内；所述磁性隧道结器件还包括位于自由磁性层上方的第二固定磁性层和可以通过电场调控的人工反铁磁装置，所述人工反铁磁装置位于第二固定磁性层和自由磁性层之间；所述人工反铁磁装置可以通过电场调控其反铁磁态与铁磁态的转变；还包括分别在磁性隧道结器件的第一固定磁性层和第二固定磁性层外端设有的一对可以产生电场的平行电极板，并且在一对平行电极板与第一固定磁性层和第二固定磁性层之间分别设有一绝缘层和第一电极、第二电极；所述第一电极与字线以及晶体管连接、第二电极与位线连接，为磁性隧道结器件提供电流，一对平行电极板连接电压控制器为平行电极板提供电压；所述平行电极板通过外接电源产生电场，人工反铁磁装置在电场作用下实现反铁磁态到铁磁态的转变；所述人工反铁磁装置，包括：第一层铁磁层、第二层铁磁层以及位于所述第一层铁磁层与第二层铁磁层之间的非磁性间隔层，所述第一层铁磁层、第二层铁磁层和非磁性间隔层构成第一层铁磁层‑非磁性间隔层‑第二层铁磁层的堆叠结构，所述堆叠结构即为人工反铁磁装置；所述人工反铁磁装置处于反铁磁态，将人工反铁磁装置置于电场中，所述人工反铁磁装置实现反铁磁态到铁磁态的转变；去掉电场，所述人工反铁磁装置由铁磁态退回到反铁磁态，即可以通过电场调控其反铁磁态与铁磁态的转变。