The invention provides a topological insulator as a spin filter plane type magnetic random access memory, including reference layer, memory layer, barrier layer, filtering layer and spin set by repeating the topological insulator layer and a dielectric layer formed; magnetization direction of the reference layer is constant and magnetic anisotropy parallel to the layer the surface of the memory layer; the magnetization direction and variable magnetic anisotropy parallel to the surface layer; the barrier layer is located between the reference layer and the memory layer and connected with the reference layer and the adjacent layer of memory; the spin filter layer includes first polarity and a second polarity interval open, the first polarity and the second polarity part and the memory layer is electrically connected and formed a complete write circuit. The invention also provides a read-write method for the magnetic random access memory.
【技术实现步骤摘要】
一种面内型磁性随机存储器及其读写方法
本专利技术涉及半导体存储器领域,尤其涉及一种使用拓扑绝缘体作为电子自旋滤波器的面内型磁性随机存储器及其读写方法。
技术介绍
自旋电子学(Spintronics)也称磁电子学。它利用电子的自旋和磁矩,使固体器件中除电荷输运外,还加入电子的自旋和磁矩,是一门新兴的学科和技术。应用于自旋电子学的材料,需要具有较高的电子磁极化率,以及较长的电子松弛时间。许多新材料,例如磁性半导体、半金属(又称为Heusler金属,参见:https://en.wikipedia.org/wiki/Heusler_alloy)、拓扑绝缘体(TI,TopologicalInsulator,参考:物理与工程,Vol.22,No.1,2012)等,近年来被广泛的研究,以求能有符合自旋电子元件应用所需要的性质。Heusler金属里100%的同向极化电子自旋已经逐渐得到了实际应用(参见www.nature.com/articles/ncomms4974)。而拓扑绝缘体是一类非常特殊的材料,从理论上分析,这类材料的体内的能带结构是典型的绝缘体类型,在费米能处存在着能隙,然而在该类材料的表面则总是存在着穿越能隙的狄拉克型的电子态,因而导致其表面具有非常理想(近乎于超导体)的导电性,也就是说该材料的铁磁特性(或高磁化系数)能够导通电流,更重要的是,在电流通过程中它不会造成能量的损失。并且,其电子自旋极化方向具有100%的相关一致性,由电流方向来决定。如图1所示,其中拓扑绝缘体100周围的黑色线条外框示意了其表面导电通路,并且输出的自旋电流具有高极化取向。所以拓扑 ...
【技术保护点】
一种磁性随机存储器,包括参考层,所述参考层的磁化方向不变且磁各向异性平行于层表面;记忆层,所述记忆层的磁化方向可变且磁各向异性平行于层表面;势垒层,所述势垒层位于所述参考层和所述记忆层之间且分别与所述参考层和所述记忆层相邻;其特征在于,还包括由重复交替设置的拓扑绝缘体层和电介质层构成的自旋滤波层,所述自旋滤波层包括间隔开的第一极性部和第二极性部,所述第一极性部和所述第二极性部分别与所述记忆层电连接并形成完整的写电路。
【技术特征摘要】
1.一种磁性随机存储器,包括参考层,所述参考层的磁化方向不变且磁各向异性平行于层表面;记忆层,所述记忆层的磁化方向可变且磁各向异性平行于层表面;势垒层,所述势垒层位于所述参考层和所述记忆层之间且分别与所述参考层和所述记忆层相邻;其特征在于,还包括由重复交替设置的拓扑绝缘体层和电介质层构成的自旋滤波层,所述自旋滤波层包括间隔开的第一极性部和第二极性部,所述第一极性部和所述第二极性部分别与所述记忆层电连接并形成完整的写电路。2.如权利要求1所述的磁性随机存储器,其特征在于,所述拓扑绝缘体层采用由元素Bi和Sb中的至少一种,以及元素Se和Te中的至少一种所形成的化合物,或者在上述化合物中掺杂Cr或Mn。3.如权利要求1所述的磁性随机存储器,其特征在于,所述电介质层采用金属Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Zn、In、Tl、Sn、Pb、Ga、Sb、Bi、Se、Te、Po的氧化物、氮化物或氮氧化物,或采用半导体材料Si、Ge的氧化物、氮化物或碳化物。4.如权利要求1所述的磁性随机存储器,其特征在于,所述电介质层采用由元素Bi和Sb中的至少一种,以及元素Se和Te中的至少一种所形成的氧化物、氮化物或碳化物。5.如权利要求1所述的磁性随机存储器,其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员:肖荣福,郭一民,
申请(专利权)人:上海磁宇信息科技有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。