无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM及阵列制造技术

一种无外磁场定向自旋翻转的SOT‑MRAM及阵列。SOT‑MRAM自上往下依次包括：选通器(1)，在外加电压的作用下接通或断开SOT‑MRAM；磁隧道结(2)，自上往下依次包括铁磁参考层(201)、隧穿层(202)和铁磁自由层(203)；自旋轨道耦合层(3)，由重金属、掺杂重金属、重金属合金、双重金属层、半导体材料、二维半金属材料、反铁磁材料中的一种及以上组成，利用层间交换耦合效应在铁磁自由层(203)中产生平面内有效场，并利用自旋霍尔效应产生自旋轨道矩，以在磁隧道结(2)中进行数据确定性存储。本公开利用铁磁层的垂直各向异性，在无外加磁场辅助下，通过层间交换耦合和自旋转移矩联合效应，实现SOT驱动磁隧道结铁磁自由层定向自旋翻转，并实现三维阵列结构。

【技术实现步骤摘要】
无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM及阵列
本公开涉及磁存储
，具体地，涉及一种无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM及阵列。
技术介绍
随着存储介质研究的不断发展，基于自旋物理现象的磁随机存储器(MagneticRandomAccessMemory，MARM)以其优越的性能得到了广泛关注。自旋轨道矩磁随机存储器(Spin-OrbitTorqueMRAM，SOT-MRAM)字线中通入电荷流，在字线的自旋轨道耦合效应下产生自旋流并注入磁隧道结(MTJ)的铁磁自由层，只有在外加磁场的作用下，自旋流通过自旋轨道矩驱动铁磁自由层的磁化方向的可控翻转，才能实现信息写入。相关技术中的SOT-MRAM，需要一个外加磁场打破对称性来实现确定性的自旋翻转，外加磁场使得SOT-MRAM难以集成；此外，SOT-MRAM的三端器件结构使得存储单元的面积更大，不适用于器件的三维集成，不利于提升SOT-MRAM的容量。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM及阵列，在SOT-MRAM中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM，其特征在于，所述SOT-MRAM自上往下依次包括：/n选通器(1)，在外加电压的作用下接通或断开所述SOT-MRAM；/n磁隧道结(2)，自上往下依次包括铁磁参考层(201)、隧穿层(202)和铁磁自由层(203)；/n自旋轨道耦合层(3)，由重金属、掺杂重金属、重金属合金、金属氧化物、双重金属层、半导体材料、二维半金属材料、反铁磁材料中的一种及以上组成，利用层间交换耦合效应在所述铁磁自由层(203)中产生平面内有效场，并利用自旋霍尔效应产生自旋轨道矩，以在所述磁隧道结(2)中进行数据确定性存储。/n

【技术特征摘要】
1.一种无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM，其特征在于，所述SOT-MRAM自上往下依次包括：
选通器(1)，在外加电压的作用下接通或断开所述SOT-MRAM；
磁隧道结(2)，自上往下依次包括铁磁参考层(201)、隧穿层(202)和铁磁自由层(203)；
自旋轨道耦合层(3)，由重金属、掺杂重金属、重金属合金、金属氧化物、双重金属层、半导体材料、二维半金属材料、反铁磁材料中的一种及以上组成，利用层间交换耦合效应在所述铁磁自由层(203)中产生平面内有效场，并利用自旋霍尔效应产生自旋轨道矩，以在所述磁隧道结(2)中进行数据确定性存储。


2.根据权利要求1所述的无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM，其特征在于，所述铁磁自由层(203)中磁性材料的磁化方向垂直于铁磁材料所处平面。


3.根据权利要求1所述的无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM，其特征在于，所述选通器(1)为由二维范德华材料组成的金属-半导体-金属结构，所述外加电压为外加正向电压或外加反向电压。


4.根据权利要求3所述的无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM，其特征在于，所述二维范德华材料为WS2或WSe2。


5.根据权利要求1所述的无外磁场定向自旋翻转的SOT-MRAM，其特征在于，所述铁磁参考层(201)和铁磁自由层(203)由CoFeB、Co或NiFe组成。


6.根据权利要求1所述的无外磁场定向自...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢国忠，林淮，刘宇，张培文，谢常青，李泠，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11