使用交流电流的自旋轨道力矩磁性存储装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术一个实施例的一种磁性存储器包括：磁性隧道结，包括自由层、参考层及设置在自由层与参考层之间的隧道势垒层；第一导电线，与自由层相邻地设置；以及第二导电线，与自由层相邻地设置且与第一导电线交叉。一种磁性存储器的磁化切换方法包括以下步骤：对第一导电线施加具有第一频率的交流型第一电流；以及对第二导电线施加具有第一频率的交流型第二电流。自由层使用交流型第一电流及交流型第二电流执行磁化反转，且磁性隧道结设置在第一导电线与第二导电线之间的交叉点上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用交流电流的自旋轨道力矩磁性存储装置
本公开涉及一种磁性存储装置，且更确切来说涉及一种可由于由交流电流带来的有效磁场效应而明显地减小临界电流的自旋轨道力矩磁性存储装置。
技术介绍
在电子装置的高速度及低功耗趋势下，电子装置中所包含的存储装置也需要具有高速的读取及写入操作以及低操作电压。为满足此种要求，已研究出磁性存储装置作为储存装置。由于磁性存储装置可具有例如高速操作和/或非易失性等特性，因此磁性存储装置已作为下一代存储装置而受到青睐。磁性存储装置是使用磁性隧道结(magnetictunneljunction，MTJ)的存储装置。磁性隧道结包括两个磁性层及夹置在所述两个磁性层之间的隧道势垒层。磁性隧道结的电阻根据所述两个磁性层的磁矩的相对方向而变化。具体来说，当所述两个磁性层的磁矩的相对方向反向平行时，磁性隧道结的电阻可能增大。当所述两个磁性层的磁矩的相对方向平行时，结的电阻可为低的。磁性存储装置可使用磁性隧道结的此种电阻差来读取数据。
技术实现思路
技术问题本公开的一方面是提供自由层的切换效率得到提高的磁性存储装置。本公开的一方面是提供自由层的切换效率得到提高的磁性存储装置的写入方法。本公开提出的目标并不仅限于上述目标，且通过以下说明书，所属领域的技术人员可清晰地理解上文未阐述的其他目标。技术解决方案根据本公开的一方面，一种磁性存储器包括：磁性隧道结，包括自由层、参考层及设置在所述自由层与所述参考层之间的隧道势垒层；第一导电线，与所述自由层相邻地设置；以及第二导电线，与所述自由层相邻地设置且与所述第一导电线交叉。一种磁性存储器的磁化切换方法包括：对所述第一导电线施加具有第一频率的交流(alternatingcurrent，AC)型第一电流；以及对所述第二导电线施加具有所述第一频率的AC型第二电流。所述自由层使用第一电流及第二电流执行磁化反转，且所述磁性隧道结设置在所述第一导电线与所述第二导电线的交叉部位上。在示例性实施例中，所述第一导电线与所述第二导电线可设置在同一平面内。在示例性实施例中，第一电流与第二电流之间的相位差可为90度。在示例性实施例中，第一电流与第二电流之间的相位差可根据所述自由层的磁化方向给定。在示例性实施例中，所述第一频率可以是几百MHz到几十GHz。在示例性实施例中，所述自由层可具有与所述自由层的表面垂直的易磁化轴，以具有垂直磁各向异性。在示例性实施例中，所述第一导电线及所述第二导电线可包含以下中的至少一者：铜(Cu)、钽(Ta)、铂(Pt)、钨(W)、钆(Gd)、铋(Bi)、铱(Ir)、和它们的组合。根据本公开的一方面，一种磁性存储器包括：多条第一导电线，在第一方向上延伸；多条第二导电线，在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸；多个磁性隧道结元件，所述多个磁性隧道结元件中的每一者包括自由层、参考层及设置在所述自由层与所述参考层之间的隧道势垒层，且所述多个磁性隧道结元件分别设置在第一导电线与第二导电线之间的交叉部位上；第一交流电源，向第一导电线提供第一交流电流；第二交流电源，向第二导电线提供第二交流电流；以及位线，与所述第一导电线平行地延伸且连接到排列在所述第一方向上的所述磁性隧道结元件的所述参考层。在示例性实施例中，第一电流及第二电流可对所述自由层进行切换。有利效果根据示例性实施例，可使用流动到彼此交叉的一对导电线的交流电流执行磁性存储装置的切换操作。因此，可减小在磁性存储装置的写入操作期间所需的电流的量值。附图说明图1a是根据本公开示例性实施例的磁性存储装置的概念图。图1b是示出图1a中的第一电流及第二电流的相位图。图1c是示出在旋转坐标系中产生的垂直方向的有效磁场的图。图2是例示根据本公开示例性实施例的磁性存储装置中的第一电流及第二电流的相位的概念图。图3示出根据本公开示例性实施例的指示自由层的时间相关磁化方向的模拟结果。图4a示出指示切换电流密度根据非绝热性参数而变化的模拟结果。图4b示出指示切换时间根据所引入的电流密度而变化的模拟结果。图4c示出指示切换电流密度根据驱动角频率而变化的模拟结果。图5a示出指示切换概率根据非绝热性参数β及所引入的电流密度而变化的结果。图5b示出指示切换概率根据驱动频率及所引入的电流密度而变化的结果。图6示出指示当施加第一电流及第二电流两者时的切换概率及当仅施加第一电流时的切换概率的模拟结果。图7是根据本公开另一示例性实施例的磁性存储器的电路图。具体实施方式可提供磁性存储装置的写入方法。所述磁性存储装置包括：磁性隧道结，包括参考层、自由层及设置在参考层与自由层之间的隧道势垒层；以及第一导电线及第二导电线，与自由层相邻地设置且彼此交叉。第一导电线被配置成使得交流型电流流过第一导电线，且第二导电线被配置成使得交流型电流流过第二导电线。在磁性存储装置的写入方法中，对第一导电线及第二导电线施加交流型电流。本文中参考附图阐述本公开的示例性实施例。在本说明书通篇，相同的参考编号或相同的参考标识符可代表相同的元件。在后文中，将在自旋轨道相互作用、自旋轨道力矩、自旋转移力矩及其他物理现象的当前理解的上下文中阐述本公开的示例性实施例。所属领域的技术人员应了解，示例性实施例的操作的理论说明基于对这些物理现象的当前理解。然而，示例性实施例并不取决于特定的物理说明。在后文中，“平面内(in-plane)”实质上位于一个或多个层或导电线的平面内或平行于所述一个或多个层或导电线的平面。反之，“垂直(perpendicular)”对应于实质上垂直于磁性结的层或导电线中的一者或多者的方向。图1a是根据本公开示例性实施例的磁性存储装置的概念图。图1b是示出图1a中的第一电流及第二电流的相位图。图1c是示出在旋转坐标系中产生的垂直方向的有效磁场的图。图2是例示根据本公开示例性实施例的磁性存储装置中的第一电流及第二电流的相位的概念图。参考图1及图2，磁性存储装置(100)可包括磁性隧道结(120)、第一导电线(112)及第二导电线(114)。磁性隧道结(120)包括自由层(122)、参考层(126)及设置在自由层(122)与参考层(126)之间的隧道势垒层(124)。第一导电线(112)与自由层(122)相邻地设置。第二导电线(114)与自由层(122)相邻地设置且与第一导电线(112)交叉。磁性存储器(100)的磁化切换方法包括对第一导电线(112)施加具有第一频率的交流型第一电流(jx)、及对第二导电线(114)施加具有第一频率的交流型第二电流(jy)。自由层(122)使用第一电流及第二电流执行磁化反转。磁性隧道结(120)设置在第一导电线(112)与第二导电线(114)的交叉部位上。当将具有第一角频率(ω)的第一电流注入到第一导电线(112)中且将具有第一角频率(ω)的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性存储器的磁化切换方法，所述磁性存储器包括：磁性隧道结，包括自由层、参考层及设置在所述自由层与所述参考层之间的隧道势垒层；第一导电线，与所述自由层相邻地设置；以及第二导电线，与所述自由层相邻地设置且与所述第一导电线交叉，所述磁化切换方法包括：/n对所述第一导电线施加具有第一频率的交流型的第一电流；以及/n对所述第二导电线施加具有所述第一频率的交流型的第二电流，/n其中所述自由层使用所述第一电流及所述第二电流执行磁化反转，且/n所述磁性隧道结设置在所述第一导电线与所述第二导电线的交叉部位上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180130 KR 10-2018-00115471.一种磁性存储器的磁化切换方法，所述磁性存储器包括：磁性隧道结，包括自由层、参考层及设置在所述自由层与所述参考层之间的隧道势垒层；第一导电线，与所述自由层相邻地设置；以及第二导电线，与所述自由层相邻地设置且与所述第一导电线交叉，所述磁化切换方法包括：
对所述第一导电线施加具有第一频率的交流型的第一电流；以及
对所述第二导电线施加具有所述第一频率的交流型的第二电流，
其中所述自由层使用所述第一电流及所述第二电流执行磁化反转，且
所述磁性隧道结设置在所述第一导电线与所述第二导电线的交叉部位上。


2.根据权利要求1所述的磁化切换方法，其中所述第一导电线与所述第二导电线设置在同一平面内。


3.根据权利要求1所述的磁化切换方法，其中在所述第一电流与所述第二电流之间存在相位差。


4.根据权利要求1所述的磁化切换方法，其中所述第一电流与所述第二电流之间的相位差是根据所述自由层的磁化方向给定的。


5.根据权利要求1所述的磁化切换方法，其中所述第一频率是...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炅珍，高京椿，李升宰，
申请(专利权)人：高丽大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR