一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法，涉及磁存储技术领域，在压电伸缩层上表面即隧道结同一平面内设计一对面内电极，且在基片下表面制备一底电极，利用上表面内单个电极及底电极对压电伸缩层垂直方向施加电压，利用逆磁电耦合效应可使隧道结自由层磁矩实现偏离初始磁矩取向90

【技术实现步骤摘要】
一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法


[0001]本专利技术涉及磁存储
，更具体地是涉及一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法


技术介绍

[0002]磁存储技术是以磁性薄膜存储单元为核心实现的。在同一存储单元上通过适当手段调制可以得到高/低不同的两种磁电阻状态，则可利用该效应实现存储信息“1”、“0”。而磁性薄膜的磁电阻值可随外磁场变化呈现出高、低不同的磁电阻状态的现象被称为磁电阻效应。目前常见的磁电阻效应有各向异性磁电阻、巨磁电阻、隧道磁电阻等，利用这些磁电阻效应已实现了多种磁存储。
[0003]其中，以隧道磁电阻为核心的磁性随机存储器具有高密度、快速读写、非易失性等优势，已经成为目前最具潜力的存储器件。磁性隧道结的基本结构为自由层/氧化物势垒层/固定层。在该结构中，自由层磁性材料为一层具有较小矫顽场的磁性薄膜，通过改变外场可调控自由层磁矩的取向，而固定层可选用矫顽场大的磁性材料或采用铁磁/反铁磁交换双层膜作为固定层，使得固定层中的磁矩在存储过程中不被外场所调制。
[0004]由此，可分别得到自由层与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选用压电磁存储的压电伸缩层(2)，所述压电伸缩层(2)能实现在其上下表面加电压时，无论是正电压还是负电压，该压电伸缩层(2)的晶轴方向均产生负应变，[001]晶轴方向设为x方向；步骤2：在压电伸缩层(2)上表面制备磁性隧道结薄膜，从压电伸缩层(2)上依次制备缓冲层(3)、自由层(4)、氧化物势垒层(5)、固定层(6)和反铁磁层(7)；其中，在施加电压时自由层(4)磁矩由于磁电耦合效应会根据磁弹耦合能的大小发生转动，而固定层(6)磁矩则基本不受影响；步骤3：在压电伸缩层(2)上表面制备一对电极D1、D2，两个电极大小相同，相互平行并分布在隧道结两侧，两个电极中心连线为x
’
方向，在面内偏离x轴45
°
方向，与x
’
垂直的方向设为y
’
方向，偏离x轴135
°
方向；同时，在下电极板(1)表面制备另一电极D3，用于电压施加，其中电极板及电极材料可以选择Cu、Ag、Au，步骤4：当用于隧道结制备的自由层(4)磁性材料磁致伸缩系数为正时，在初始状态下，将自由层(4)磁性薄膜的初始磁矩设置在x轴正方向,通过对D1、D3这一对电极施加电压，因为逆磁电耦合效应自由层(4)的初始磁矩可转向y轴方向，对D1、D2这一对电极施加正、负电压可使自由层(4)的初始磁矩分别转向x
’
、y
’
方向；当用于隧道结制备的自由层(4)磁性材料磁致伸缩系数为负时，在初始状态下，将自由层(4)磁性薄膜的初始磁矩设置在y轴正方向，通过对D1、D3这一对电极施加电压，因为逆磁电耦合效应自由层(4)的初始磁矩可转向x轴方向，对D1、D2这一对电极施加正、负电压可使自由层(4)的初始磁矩分别转向y
’
、x
’
方向。2.根据权利要求1所述的一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法，其特征在于，所述步骤1中，压电伸缩层(2)采用的压电材料包括但不限于PMN
‑
PT、PZN
‑
PT。3.根据权利要求2所述的一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法，其特征在于，采用真空镀膜工艺在该压电伸缩层(2)的下电极板(1)表面适当位置沉积Au，作为对压电伸缩层(2)施加电压的底电极D3；对压电伸缩层(2)施加电压时，压电伸缩层(2)产生的应变是易失性的。4.根据权利要求1所述的一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法，其特征在于，所述步骤2中，在薄膜制备过程中可施加诱导磁场H以设定自由层(4)的易磁化轴方向，设自由层(4)的易轴沿x轴方向。5.根据权利要求1所述的一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法，其特征在于，所述步骤3中，采用标准lift
‑
off光刻工艺制备面内电极D1和D2，两个电极中心线方向为面内偏离x轴45
°
方向，设为x
’
方向，y
’
方向垂直于x
’
方向，为面内偏离x轴135
°
方向；采用磁控溅射设备制备Au作为电极薄膜，薄膜溅射完成后采用丙酮或洗胶液去掉光刻胶。6.根据权利要求1所述的一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法，其特征在于，自由层(4)和固定层(6)可选材料包括CoFe、Co、CoFeB、NiFe，其中，自由层(4)的矫顽场应小于固定层(6)，且自由层(4)应选用具有大磁滞伸缩的磁性材料保证磁电耦合的响应。7.根据权利要求1所述的一种基于隧道磁电阻的压控存储单元的实现方法，其特征在于，当自由层(4)磁性薄膜的初始磁矩设置在x轴正方向；当对压电伸缩层(2)上的D1、D2这
一对电极施加正电压时，闭合开关K1及K2；负极接D3，这时D1、D2这对电极之间的区域会产生局域正应变，使得磁矩偏离x轴方向取向两个电极中心连线x
’
方向，即偏离x轴45
°
方向；而后断开电极D2的连接，打开开关K2，对D1、D3电极施加正电压，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，迟克群，唐晓莉，刘梦丽，
申请(专利权)人：浙江驰拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：