The invention provides a storage array structure and a preparation method, a memory and a writing method and a reading method. The array structure includes at least one storage unit, including superconducting devices and magnetic memory devices in series; at least one superconducting upper electrode, above the storage unit, at least one superconducting lower electrode, below the storage unit, and at least one superconducting word line. The superconducting device is arranged on the upper part of the storage unit or on the lower part of the storage unit, and the superconducting word line is close to the superconducting device in the storage unit. The invention organically combines magnetic memory device with superconducting integrated circuit, realizes the switching effect of circuit by using superconducting device, thus replacing CMOS logic circuit, realizes the work of memory at low temperature, ensures the high speed and high density storage of MRAM at low working voltage, realizes the above work based on different writing modes, and forms information suitable for superconducting logic process. Reading mode, simple structure design, is conducive to reducing the number of etching.
【技术实现步骤摘要】
存储阵列结构及制备方法、存储器及写入方法和读出方法
本专利技术属于存储器
，特别是涉及一种存储阵列结构及制备方法、存储器及写入方法和读出方法。
技术介绍
磁性随机存取存储器(MagneticRandomAccessMemory,MRAM)作为一种新型非易失性存储技术，具有高速的随机读写、较高的集成度、较低的写入功率、良好的耐疲劳性能、可观的经济性等优点。因而，MRAM被广泛应用于消费电子、人工智能、机械自动化、物联网和大数据、航天航空等先进科技领域。目前，已发展相对完善的MRAM大多与CMOS逻辑电路相结合，且工作温区一般不低于室温。然而，关于MRAM在低温下的应用却寥寥无几，如何寻找到在极限低温下仍保持优良电学性能的磁存储单元以及与极限低温相符的读写电路，有利于解决电流在位线或字线传输过程中的能量耗散、CMOS逻辑电路工作所需较高的驱动电压等问题，使其在超导计算机主存和缓存等方面具有重要的应用价值成为上述基于MRAM的低温存储器研发的重点。因此，如何提供一种存储阵列结构及制备方法、存储器及写入方法和读出方法，以解决现有技术中的上述问题实属必要。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种存储阵列结构，其特征在于，所述存储阵列结构包括：至少一个存储单元，所述存储单元包括叠置的超导器件及磁性存储器件，且所述超导器件与所述磁性存储器件串联设置；至少一个超导上电极，所述超导上电极设置于所述存储单元上方，并与对应的所述存储单元电连接，当存在至少两个所述超导上电极时，各所述超导上电极之间不接触；至少一个超导下电极，所述超导下电极设置于所述存储单元下方，并与对应的所述存储单元电连接，当存在至少两个所述超导下电极时，各所述超导下电极之间不接触；以及至少一个超导字线，所述超导字线设置于所述存储单元上方，并设置于对应的所述超导上电极远离所述存储单元的一侧，且所述超导字...
【技术特征摘要】
1.一种存储阵列结构，其特征在于，所述存储阵列结构包括：至少一个存储单元，所述存储单元包括叠置的超导器件及磁性存储器件，且所述超导器件与所述磁性存储器件串联设置；至少一个超导上电极，所述超导上电极设置于所述存储单元上方，并与对应的所述存储单元电连接，当存在至少两个所述超导上电极时，各所述超导上电极之间不接触；至少一个超导下电极，所述超导下电极设置于所述存储单元下方，并与对应的所述存储单元电连接，当存在至少两个所述超导下电极时，各所述超导下电极之间不接触；以及至少一个超导字线，所述超导字线设置于所述存储单元上方，并设置于对应的所述超导上电极远离所述存储单元的一侧，且所述超导字线与所述超导上电极之间具有间距；或者，所述超导字线设置于所述存储单元下方，并设置于对应的所述超导下电极远离所述存储单元的一侧，且所述超导字线与所述超导下电极之间具有间距；当存在至少两个所述超导字线时，各所述超导字线之间不接触，其中，所述超导字线靠近对应的所述存储单元中的所述超导器件设置。2.根据权利要求1所述的存储阵列结构，其特征在于，每个所述超导上电极对应至少两个所述存储单元，每个所述超导下电极对应至少两个所述存储单元，每个所述超导字线对应至少两个所述存储单元，其中，所述超导上电极与对应的所述超导下电极之间平行设置，所述超导字线与对应的所述超导上电极之间垂直设置；当存在至少两个所述超导上电极时，各所述超导上电极之间平行排布，当存在至少两个所述超导下电极时，各所述超导下电极之间平行排布，当存在至少两个所述超导字线时，各所述超导字线之间平行排布。3.根据权利要求1所述的存储阵列结构，其特征在于，所述磁性存储器件包括磁性隧道结器件以及自旋阀器件中的至少一种；所述超导器件包括约瑟夫森结、超导纳米桥结、n-Tron型超导材料以及高温超导材料中的任意一种；所述超导上电极的材质包括Nb、NbN、NbTi、Nb3Sn及高温超导材料中的至少一种；所述下电极的材质包括Nb、NbN、NbTi、Nb3Sn及高温超导材料中的至少一种。4.根据权利要求1所述的存储阵列结构，其特征在于，所述磁性存储器件至少包括依次设置的参考层、非磁层及自由层，其中，所述非磁层的材质包括绝缘材料及导电金属材料中的任意一种；所述自由层包括单层铁磁薄膜及至少两层铁磁薄膜与诱导耦合层构成的叠层结构中的任意一种；所述参考层包括单层铁磁薄膜及至少两层铁磁薄膜与诱导耦合层构成的叠层结构中的任意一种。5.根据权利要求4所述的存储阵列结构，其特征在于，所述铁磁薄膜的材质包括Co、Fe、Ni、Mn、Rh、Pd、Pt、Gd、Tb、Dy、Ho、Al、Si、Ga、Ge及B中的至少一种；所述诱导耦合层的材质包括Cr、Cu、Mo、Ru、Pd、Hf、Ta、W、Tb、Ir及Pt中的至少一种。6.根据权利要求1所述的存储阵列结构，其特征在于，所述超导器件处于非超导状态时的电阻大于所述磁性存储器件的电阻的十倍。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的存储阵列结构，其特征在于，所述存储阵列结构还包括至少一个超导写位线，所述超导写位线设置于所述存储单元的上方或者下方，并与对应的所述超导字线之间对应交叉设置，且所述超导写位线与所述超导字线、所述超导写位线与所述超导上电极、所述超导写位线与所述超导下电极以及所述超导写位线与所述存储单元之间均具有间距；当存在至少两个所述超导写位线时，各所述超导写位线之间不接触。8.根据权利要求7所述的存储阵列结构，其特征在于，所述超导上电极与对应的所述超导下电极之间平行设置，所述超导写位线与所述超导上电极之间平行设置，所述超导写位线与对应的所述超导字线之间对应垂直设置；当存在至少两个所述超导写位线时，各所述超导写位线之间平行排布。9.根据权利要求7所述的存储阵列结构，其特征在于，所述超导写位线与对应的所述超导字线分别设置于对应的所述存储单元相对的两侧。10.一种存储器，其特征在于，所述存储器包括如权利要求1-9中任意一项所述的存储阵列结构，其中，所述超导上电极及所述超导下电极作为所述存储器的位线。11.一种存储器的写入方法，其特征在于，所述写入...
【专利技术属性】
技术研发人员：郎莉莉，叶力，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31
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