【技术实现步骤摘要】
自旋轨道矩磁随机存储器及其操作方法
[0001]本专利技术的至少一种实施例涉及一种自旋轨道矩磁随机存储器，尤其涉及一种基于轨道霍尔效应增强竞争自旋流的全电控自旋轨道矩磁随机存储器及其操作方法。
技术介绍
[0002]自旋轨道矩磁随机存储器(SOT
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MRAM，Spin
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Orbit Torque Magnetoresistive Random Access Memory)，是利用磁矩翻转进行随机存储的磁性随机存取存储器。自旋轨道矩磁随机存储器作为新一代磁存储器件，具有高稳定性、高耐久性、高读写速度等特点，在存储、逻辑、类脑计算领域具有极大的应用潜力。传统的SOT
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MRAM需要外磁场辅助来实现磁性层的定向翻转，而磁场的非局域性不利于SOT
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MRAM的高密度集成。目前为止已经有很多无外磁场辅助的电控磁翻转的方案被提出，比如梯度自旋流、竞争自旋流、局域激光退火等。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种自旋轨道矩磁随机存储器...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自旋轨道矩磁随机存储器，包括以阵列形式排布的多个存储单元，其特征在于，每个所述存储单元包括：轨道霍尔层(103)，适用于在流经所述轨道霍尔层(103)的面内电流的作用下产生轨道极化流；合金材料层(104)，包括具有相反极性的自旋轨道转换系数的合金材料，形成在所述轨道霍尔层(103)上，适用于在流经所述合金材料层(104)的所述面内电流和所述轨道极化流的作用下产生沿第一自旋方向的自旋极化流和沿与所述第一自旋方向相反的第二自旋方向的自旋极化流；磁隧道结(110)，形成在所述合金材料层(104)上，自下而上依次包括：磁自由层(111)，形成在所述合金材料层(104)上，所述磁自由层(111)具有垂直各向异性；隧穿绝缘层(112)，采用氧化物薄膜形成；磁钉扎层(113)，具有固定的磁化方向，所述磁钉扎层(113)具有垂直各向异性；反铁磁层或者人工反铁磁层(114)，适用于钉扎所述磁钉扎层(113)的磁化方向，以使所述磁钉扎层(113)的磁化方向保持固定；保护层(121)，适用于防止所述磁隧道结(110)被氧化；其中，沿所述第一自旋方向的自旋极化流和与所述第一自旋方向具有相反自旋方向的沿第二自旋方向的自旋极化流产生竞争自旋流效应，诱导所述磁自由层(111)的磁矩发生定向翻转，以向所述存储单元存储信息。2.根据权利要求1所述的自旋轨道矩磁随机存储器，其特征在于，每个所述存储单元还包括：形成在所述保护层(121)上的顶电极(131)；形成在所述轨道霍尔层(103)和所述合金材料层(104)的相对两端的第一底电极(132)和第二底电极(133)；其中，所述第一底电极(132)和所述第二底电极(133)适用于施加流经所述轨道霍尔层(103)和所述合金材料层(104)的面内电流；所述第一底电极(132)和所述第二底电极(133)之一与所述顶电极(131)适用于施加流经所述磁隧道结(110)的垂直电流。3.根据权利要求1所述的自旋轨道矩磁随机存储器，其特征在于，向所述存储单元存储信息包括：向所述轨道霍尔层(103)和所述合金材料层(104)施加沿第一方向的面内电流，诱导所述磁自由层(111)的磁矩发生定向翻转，以向所述存储单元写入数据“0”；向所述轨道霍尔层(103)和所述合金材料层(104)施加沿与所述第一方向相反的第二方向的面内电流，诱导所述磁自由层(111)的磁矩发生定向翻转，向所述存储单元写入数据“1”。4.根据权利要求1所述的自旋轨道矩磁随机存储器，其特征在于，所述轨道霍尔层(103)采用具有轨道霍尔效应的材料形成，以在所述面内电流的作用下产生所述轨道极化流；优选地，所述轨道霍尔层(103)的材料包括以下至少之一：Mo、Ir、Ti、V、Cr。5.根据权利要求1所述的自旋轨道矩磁随机存储器，其特征在于，
所述合金材料层(104)包括具有相反极性的自旋轨道...
【专利技术属性】
技术研发人员：王开友，雷坤，阿贝贝，兰修凯，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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