The invention discloses a magnetic random access memory (MRAM) using enhanced spin Hall effect, which comprises a magnetic tunnel junction, a spin Hall effect layer, a spin Hall effect enhancement layer, and a reading and writing circuit. The spin Hall effect layer is located between the magnetic tunnel junction and the spin Hall effect strengthening layer. The magnetic tunnel junction consists of a reference layer, a tunnel barrier layer and a memory layer. The magnetization direction of the reference layer is perpendicular to the extension of the reference layer, the magnetization direction of the memory layer is perpendicular to the extension of the memory layer, and the memory layer is adjacent to the spin Hall effect layer. . The spin Hall effect layer is composed of transition metals, which are selected from one of platinum, gold, silver, tantalum, tungsten, palladium, hafnium, iridium, osmium and rhenium. The spin Holzer effect enhancement layer is made of soft magnetic material layer. Reading and writing can be read and written in different ways without worrying about the instability caused by reading. Soft magnetic materials enhance the spin Hall effect, making it possible to use very small currents to produce spin Hall effect, and then write through a very small vertical current.
【技术实现步骤摘要】
一种使用加强自旋霍尔效应的磁性随机存储器
本专利技术涉及磁性随机存储器(MRAM,MagneticRadomAccessMemory),具体涉及一种使用加强自旋霍尔效应的磁性随机存储器,属于磁性随机存储器制造
技术介绍
MRAM是一种新的内存和存储技术,可以像SRAM/DRAM一样快速随机读写,还可以像Flash闪存一样在断电后永久保留数据。不像DRAM以及Flash那样与标准CMOS半导体工艺不兼容,MRAM可以和逻辑电路集成到一个芯片中。MRAM的原理,是基于一个叫做磁性隧道结(MTJ)的结构。它是由两层铁磁性材料夹着一层非常薄的非铁磁绝缘材料组成的,如图1和图2所示。下面的一层铁磁材料是具有固定磁化方向的参考层13,上面的铁磁材料是可变磁化方向的记忆层11,记忆层11的磁化方向可以和参考层13相平行或反平行。由于量子物理的效应,电流可以穿过中间的隧道势垒层12,但是磁性隧道结的电阻和可变磁化层的磁化方向有关。记忆层11和参考层13的磁化方向相平行时电阻低,如图1;反平行时电阻高,如图2。读取MRAM的过程就是对磁性隧道结的电阻进行测量,如图3所示。使用比较新的STT-MRAM技术,写MRAM也比较简单:使用比读更强的电流穿过磁性隧道结进行写操作。一个自下而上的电流把可变磁化层置成与固定层反平行的方向。自上而下的电流把它置成平行的方向。尽管MRAM已经开始投入应用,但这一代的MRAM性能仍有不尽人意之处,比如,写电流还是比较大,导致目前的写功耗虽然比闪存低很多,但仍比SRAM大。由于读写分别用较低(<200mV)和较高的电压(& ...
【技术保护点】
1.一种磁性随机存储器的存储单元,其特征在于,所述存储单元包括:磁性隧道结、自旋霍尔效应层、自旋霍尔效应加强层,所述自旋霍尔效应层位于所述磁性隧道结和所述自旋霍尔效应加强层之间;所述磁性隧道结由参考层、隧道势垒层、记忆层组成,所述参考层的磁化方向与所述参考层的延伸面垂直,所述记忆层的磁化方向与所述记忆层的延伸面垂直,所述记忆层紧邻所述自旋霍尔效应层。
【技术特征摘要】
1.一种磁性随机存储器的存储单元,其特征在于,所述存储单元包括:磁性隧道结、自旋霍尔效应层、自旋霍尔效应加强层,所述自旋霍尔效应层位于所述磁性隧道结和所述自旋霍尔效应加强层之间;所述磁性隧道结由参考层、隧道势垒层、记忆层组成,所述参考层的磁化方向与所述参考层的延伸面垂直,所述记忆层的磁化方向与所述记忆层的延伸面垂直,所述记忆层紧邻所述自旋霍尔效应层。2.根据权利要求1所述的一种磁性随机存储器的存储单元,其特征在于,所述自旋霍尔效应层采用过渡族金属层。3.根据权利要求2所述的一种磁性随机存储器的存储单元,其特征在于,所述过渡族金属层选自铂、金、银、钽、钨、钯、铪、铱、锇、铼之中的一种。4.根据权利要求2所述的一种磁性随机存储器的存储单元,其特征在于,所述过渡族金属层的厚度为5nm~1000nm。5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭一民,戴瑾,
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
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