内联磁畴壁注入制造技术

本发明专利技术涉及一种用于生成沿输出磁性总线传播的磁畴壁流的方法(100)。该方法包括提供(101)一种包括磁传播层的设备(10)。该层包括多条磁性总线，包括用于引导传播磁畴壁的输出磁性总线。该层还包括多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的中央区域(15)。多条磁性总线包括至少第一(11)和第二(12)磁性总线，第一和第二磁性总线具有彼此相反的磁化取向使得将相反的磁化状态分隔的磁畴壁(16)被围住在凸区域(15)中。该方法还包括通过将自旋轨道和/或转移扭矩施加(106)到经围住的磁畴壁(16)以交替(107)两个稳定配置之间的经围住的磁畴壁(16)来生成(105)沿输出磁性总线(13)传播的磁畴壁流，其中每个稳定配置对应于其中输出磁性总线被接合到中央区域(15)的至少一个区域中的输出磁性总线(13)的不同磁化状态。

【技术实现步骤摘要】
内联磁畴壁注入
本专利技术涉及自旋电磁学的领域。更具体而言，本专利技术涉及一种用于生成沿磁性总线传播的磁畴壁流以例如用于在磁畴壁存储器中记录数据的方法。
技术介绍
磁畴通常被用于硬盘驱动器和磁随机存取存储器(MRAM)中以储存信息。当这些磁畴被包含在磁条带中时，可例如通过施加自旋转移扭矩(STT)或自旋轨道扭矩(SOT)来将它们沿该条带移位。因此，在磁畴中编码的信息可沿加长的磁性载体来被传播。该感生的磁畴壁(DW)运动可具有各种应用，尤其是对于逻辑和存储器设备而言。磁畴壁存储器或赛道存储器是本领域已知的可潜在地提供高存储密度(例如，与常规磁盘驱动器相当)以及读和写操作中的高数据吞吐量(例如，提供与常规DRAM相当，或甚至更快的读和写速度)的非易失性存储器设备。在磁畴壁存储器(即，赛道存储器)中，自旋相干电流可被用来沿磁性总线(例如，沿坡莫合金线)移动磁畴序列穿过基板。读/写元件可被提供在基板附近的预先确定的位置处，以按数据流的形式对磁畴序列进行编码或解码。有利地，高的位密度可通过使用最先进的自旋电子设备对特别小的磁畴进行检测和/或操纵来被实现。磁畴壁存储器可例如包括多条扁平磁性总线，例如，被布置在格栅中且附近布置有读和写头的扁平线。在本领域已知的另一配置中，U形线可被垂直地布置在底层基板上的读/写头上，例如，以在其上提供有读/写头的基板上提供小的占地面积。例如，在美国专利US6,834,005中描述了这样的磁畴壁存储器，其公开了一种使用磁性材料中的磁畴壁的固有的、自然属性来储存数据的移位寄存器。该移位寄存器使用自旋电子学，而不改变其构成材料的物理性质。移位寄存器包括磁性材料的精细轨道或条带。信息作为磁畴壁被储存在轨道中。电流可被施加到轨道以沿轨道移动磁矩穿过读或写设备，例如，磁读/写头。在具有磁畴壁的磁性材料中，跨磁畴壁通过的电流可在电流的方向上移动磁畴壁。当电子穿过磁畴时，电子变成“自旋极化了的”。当这些自旋极化了的电子穿过下一个磁畴并跨过磁畴壁时，它们在磁化强度上施加自旋扭矩。该自旋扭矩移动磁畴壁。因此，被储存在磁畴内的数据根据电流方向而被移位。当电流被施加时，磁畴可经过布置在轨道的紧邻近度内的磁读/写头，使得磁畴可被改变以记录数据流或者可被检测到以恢复数据流。如本领域的实验所演示的，磁畴壁运动可通常通过磁场的施加来被创建。该办法具有的缺点在于，可能要求大电流来生成磁场，并且难以按比例减小。然而，Phung等人在发表于《纳米快报》(NanoLetters)2015年2月刊第835-841页中的“高效率内联磁畴壁注射器(Highlyefficientin-linemagneticdomainwallinjector)”中公开了一种用于在不使用外部磁场的情况下注入磁畴壁的方法。在该方法中，小的面内区域被创建在经垂直磁化了的条带的末端。然后，面内电流被施加。由面内区域感生的自旋极化在附近的垂直磁化强度上生成自旋扭矩。磁畴壁因此在不使用外部磁场的情况下被注入。面内区域可例如通过离子辐照、电压控制的各向异性或离子蚀刻来被创建。然而，可能要求精确地控制这样的过程以避免设备之间的大的变化。此外，附加的约束可通过这些过程步骤被引入到工艺流程中，并且这些过程步骤可能暗示着成本的增加。
技术实现思路
本专利技术的各实施例的目的是提供用于生成沿磁性总线传播的磁畴壁流以例如用于在磁畴壁存储器中记录数据的良好且有效的方法。以上目标由根据本专利技术的方法来实现。本专利技术的各实施例的优点在于，磁畴壁可在操作期间被注入经磁化的材料中，而无需要求外部磁场，例如，无需依赖于奥斯特(Oststed)场。具体而言，尽管输入磁畴可使用奥斯特场来被初始化，但是在输入磁畴已被初始化之后，可能不要求施加用来使磁畴壁成核的场以将数据写入赛道存储器。本专利技术的各实施例的优点在于，磁畴壁可被注入经垂直磁化了的材料中，而不要求在该经垂直磁化了的材料中的面内经磁化的区域。本专利技术的各实施例的优点在于，磁畴壁可以以实现起来简单且有效的方式被注入经磁化的材料中。本专利技术的各实施例的优点在于，任何的位序列(例如，可自由选择的序列)可在赛道存储器上被转换成磁畴流。本专利技术的各实施例的优点在于，提供了一种用于在赛道存储器上生成磁畴流的低电流且节能的方法。另外的优点在于，代替针对被写入赛道存储器的数据序列(例如，可自由选择的位序列)中的每个磁畴转换来使新的磁畴壁成核，先前经初始化的磁畴壁可被扩展并被重新使用，从而实现良好的节能和/或允许低电流实现。在第一方面，本专利技术提供了一种用于生成沿输出磁性总线传播的磁畴壁流的方法。该方法包括提供一种包括磁传播层的设备。该层包括用于沿磁性总线的纵向方向引导传播的磁畴壁的多条磁性总线。磁传播层还包括多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的区域。该区域可为凸区域。该区域可为多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的交汇点。多条磁性总线包括至少第一磁性总线和第二磁性总线，所述第一磁性总线和第二磁性总线具有彼此相反的磁化分量使得将相反的磁化状态分隔的磁畴壁被围住(pin)在多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的区域中。多条磁性总线还包括充当用于磁畴壁流的输出的输出磁性总线。该方法还包括通过将自旋轨道扭矩和/或自旋转移扭矩施加到经围住的磁畴壁以便交替两个稳定配置之间的经围住的磁畴壁来生成沿输出磁性总线传播的磁畴壁流，其中每个稳定配置对应于至少一个区域(输出磁性总线被接合到该区域，多条磁性总线汇聚在该区域中并被接合在一起)中的输出磁性总线的不同的磁化状态。根据本专利技术的各实施例的方法还可包括将多条磁性总线中的至少第一磁性总线和第二磁性总线初始化在彼此相反的磁化状态中。在根据本专利技术的各实施例的方法中，初始化步骤还可包括将至少另一条磁性总线初始化为相反的磁化状态中的任一者。在根据本专利技术的各实施例的方法中，施加自旋转移扭矩的步骤可包括在一方面输出磁性总线以及第一磁性总线之间和/或另一方面输出磁性总线以及第二磁性总线之间施加面内电流，以便建立通过多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的区域朝向输出磁性总线的至少一个电流路径。在根据本专利技术的各实施例的方法中，施加面内电流的步骤可包括选择或者第一磁性总线或者第二磁性总线用于注入面内电流，其中该选择可由供转换成磁畴壁流的数据位序列中的数据位来确定。在根据本专利技术的各实施例的方法中，施加面内电流的步骤可包括在输出磁性总线和第一磁性总线之间施加第一面内电流，并且同时在输出磁性总线和第二磁性总线之间施加第二面内电流，以在两个稳定配置之间创建振荡，由此周期性地生成相反的磁化状态之间的顺着输出磁性总线向下传播的磁畴壁。在根据本专利技术的各实施例的方法中，提供设备可包括提供如下所述的设备：在该设备中第一磁性总线和第二磁性总线逐渐变细，例如，在朝向多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的区域的方向上具有减小的宽度。根据本专利技术的各实施例的方法还可包括使用输出磁性总线作为赛道数据存储器。在根据本专利技术的各实施例的方法中，提供设备可包括提供如下所述的设备：在该设备中多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的区域具有凸形，例如，凸多边形。在根据本专利技术的各实施例的方法中，提供设备可包括提供如下所述的设备：在该设备中凸形(例如，凸多边形)的每条边由多条磁性总线中的对应的磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成沿输出磁性总线传播的磁畴壁流的方法(100)，所述方法包括：提供(101)包括含有多条磁性总线的磁传播层的设备(10)，用于沿所述磁性总线的纵向方向引导传播的磁畴壁，其中所述磁传播层还包括所述多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的区域(15)，其中所述多条磁性总线包括至少第一磁性总线(11)和第二磁性总线(12)，所述第一磁性总线(11)和第二磁性总线(12)具有关于彼此相反的磁化取向使得将相反的磁化状态分隔的磁畴壁(16)被围住在所述区域(15)中，其中所述多条磁性总线还包括充当用于所述磁畴壁流的输出的所述输出磁性总线(13)；以及通过将自旋轨道扭矩和/或自旋转移扭矩施加(106)到所述经围住的磁畴壁(16)以便交替(107)两个稳定配置之间的所述经围住的磁畴壁(16)来生成(105)沿所述输出磁性总线(13)传播的磁畴壁流，其中每个稳定配置对应于其中所述输出磁性总线被接合到所述多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的所述区域(15)的至少一个区域中的所述输出磁性总线(13)的不同的磁化状态。

【技术特征摘要】
2016.11.09 EP 16197857.21.一种用于生成沿输出磁性总线传播的磁畴壁流的方法(100)，所述方法包括：提供(101)包括含有多条磁性总线的磁传播层的设备(10)，用于沿所述磁性总线的纵向方向引导传播的磁畴壁，其中所述磁传播层还包括所述多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的区域(15)，其中所述多条磁性总线包括至少第一磁性总线(11)和第二磁性总线(12)，所述第一磁性总线(11)和第二磁性总线(12)具有关于彼此相反的磁化取向使得将相反的磁化状态分隔的磁畴壁(16)被围住在所述区域(15)中，其中所述多条磁性总线还包括充当用于所述磁畴壁流的输出的所述输出磁性总线(13)；以及通过将自旋轨道扭矩和/或自旋转移扭矩施加(106)到所述经围住的磁畴壁(16)以便交替(107)两个稳定配置之间的所述经围住的磁畴壁(16)来生成(105)沿所述输出磁性总线(13)传播的磁畴壁流，其中每个稳定配置对应于其中所述输出磁性总线被接合到所述多条磁性总线在其中汇聚并被接合在一起的所述区域(15)的至少一个区域中的所述输出磁性总线(13)的不同的磁化状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述多条磁性总线中的至少所述第一磁性总线(11)和所述第二磁性总线(12)初始化(102)在关于彼此的所述相反的磁化状态中。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始化(102)还包括将至少另一条磁性总线(18)初始化为所述相反的磁化状态中的任一者。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，施加(106)所述自旋转移扭矩包括一方面在所述输出磁性总线(13)以及所述第一磁性总线(11)之间和/或另一方面在所述输出磁性总线(13)以及所述第二磁性总线(12)之间施加面内电流，以便建立通过所述区域(15)朝向所述输出磁性总线(13)的至少一个电流路径。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，施加所述面内电流包括选择或者所述第一磁性总线(11)或者所述第二磁性总线(12)用于注入所述面内电流，其中所述选择由要转换成所述磁畴壁流的数据位序列中的数据位来确定。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，施加所述面内电流包括在所述输出磁性总线(13)和所述第一磁性总线(11)之间施加第一面内电流，并且同时在所述输出磁性总线(13)和所述第二磁性总线(12)之间施加第二面内电流，以在所述两个稳定配置之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·韦塞，
申请(专利权)人：IMEC非营利协会，鲁汶天主教大学，
类型：发明
国别省市：比利时,BE