自旋轨道扭矩器件中的切换轨迹的控制制造技术

三端子器件包括磁性隧道结(MTJ)和自旋轨道扭矩(SOT)生成层。MTJ具有第一磁性层、位于第一磁性层下方的隧道势垒层和位于隧道势垒下方的第二磁性层，其中SOT生成层直接位于第二磁性层下方。第二磁性层具有非对称的形状，使得与第二磁性层相关联的残余状态的平均磁化具有与SOT生成层中的电流方向正交的平面内分量。分量。分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自旋轨道扭矩器件中的切换轨迹的控制


[0001]本专利技术总体上涉及存储器和逻辑器件的领域。更具体地，本专利技术涉及使用自旋轨道扭矩(spin orbit torque)现象来切换邻近磁性层的磁化的非易失性自旋电子(spintronic)存储器和逻辑器件以及电路。

技术介绍

[0002]目前，作为高速高速缓存(诸如静态随机存取存储器(SRAM))中的基于电荷的半导体器件的潜在非易失性替换，对三端子自旋电子器件存在极大的关注。写入机制基于使用通过自旋轨道交互生成的自旋转移矩(STT)对磁矩的受控操纵。朝向三端子磁存储器件的一种方法是基于纳米镜导线中的磁畴壁(magnetic domain wall)(单畴壁赛道存储器元件)的电流感应运动。第二种方法是通过使用SOT来切换相邻磁性纳米元件的磁化。用于读出任一类型的器件中的磁性状态的一种机制使用基于隧道磁阻(TMR)效应的磁性隧道结(MTJ)。其他读出机制包括异常霍尔效应。
[0003]尽管在总体占用面积上大于常规的两端子自旋转移矩磁性随机存取存储器(STT
‑r/>MRAM)MT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三端子器件，包括：(a)磁性隧道结(MTJ)，所述MTJ包括：(i)第一磁性层；(ii)位于所述第一磁性层下方的隧道势垒层；以及(iii)位于所述隧道势垒下方的第二磁性层；以及(b)自旋轨道扭矩(SOT)生成层，所述SOT生成层直接位于所述第二磁性层下方；其中所述第二磁性层具有非对称的形状，使得与所述第二磁性层相关联的残余状态的平均磁化具有与所述SOT生成层中的电流方向正交的平面内分量。2.如权利要求1所述的器件，其中，所述器件是由(a)中的所述MTJ与另一个MTJ的串联连接形成的非易失性反相器电路的一部分。3.如权利要求1所述的器件，其中，所述器件是非易失性NAND门或NOR门的一部分，所述NAND门或NOR门使用(a)中的所述MTJ与三个其他MTJ的串联连接和并联连接的组合来形成。4.如权利要求1所述的器件，其中，所述第二磁性层非对称形状是梯形。5.如权利要求1所述的器件，其中，所述三端子器件形成非易失性高速缓存存储器器件的一部分。6.如权利要求1所述的器件，其中，所述三端子器件形成低温存储器器件的一部分。7.如任一前述权利要求所述的器件，其中，所述SOT生成层由表现出自旋霍尔效应的材料制成。8.如权利要求7所述的器件，其中，所述材料选自由W、Pt、Ta及其组合组成的组。9.如权利要求7所述的器件，其中，所述SOT生成层由氧掺杂的钨制成。10.一种器件，包括：(a)第一磁性隧道结(MTJ)，所述第一MTJ包括：(i)第一磁性层；(ii)位于所述第一磁性层下方的第一隧道势垒层；以及(iii)位于所述第一隧道势垒下方的第二磁性层；(b)第二磁性隧道结(MTJ)，所述第二MTJ包括：(i)第三磁性层；(ii)位于所述第一磁性层下方的第二隧道势垒层；以及(iii)位于所述第二隧道势垒下方的第四磁性层；(c)公共自旋轨道扭矩(SOT)生成层，所述公共SOT生成层直接位于所述第一MTJ的所述第二磁性层和所述第二MTJ的所述第四磁性层两者之下；其中，在所述公共SOT生成层中生成的SOT在所述第二磁性层中设定第一磁性状态并且在所述第四磁性层中设定第二磁性状态，所述第一磁性状态与所述第二磁性状态相反。11.如权利要求10所述的器件，其中所述第一MTJ和所述第二MTJ各自成形为不对称元件。12.如权利要求10所述的器件，其中，所述不对称元件被成形为类似梯形。13.如权利要求10所述的器件，其中，所述第一磁性层和/或所述第三磁性层包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：