磁存储器及其提供方法和编程方法技术

本发明专利技术提供了一种磁存储器及其提供方法和编程方法。该磁存储器包括磁性结和至少一个自旋轨道相互作用（SO）有源层。每个磁性结包括数据存储层，该数据存储层是磁性的。SO有源层与磁性结的数据存储层相邻。SO有源层被配置为由于在一方向上经过至少一个SO有源层的电流而在数据存储层上施加SO扭矩，该方向实质上垂直于至少一个SO有源层和多个磁性结中最靠近至少一个SO有源层的磁性结的数据存储层之间的方向。数据存储层被配置为使用至少SO扭矩是可切换的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
磁存储器、尤其是磁随机存取存储器(MRAM)由于其在操作期间关于高的读/写速度、优良的耐用性、非易失性和低功耗的潜力而吸引了越来越多的关注。MRAM可以利用磁性材料作为信息记录介质来存储信息。一种类型的MRAM是自旋转移扭矩随机存取存储器(STT-RAM)。STT-RAM利用磁性结，而磁性结至少部分地通过被驱动经过该磁性结的电流写入。被驱动经过磁性结的自旋极化电流在该磁性结中的磁矩上施加自旋扭矩。结果，具有响应于自旋扭矩的磁矩的层可以被切换到期望状态。例如，图1描绘了可以被用于常规STT-RAM中的常规磁隧道结(MTJ) 10。常规MTJlO典型地位于底部接触11上，使用常规籽晶层12并且包括常规反铁磁(AFM)层14、常规被钉扎层或参考层16、常规隧道势垒层18、常规自由层20以及常规盖层22。顶部接触24也被示出。常规接触11和24被用于在电流垂直于平面(CPP)的方向上或者沿着如图1所示的z轴驱动电流。常规籽晶层12典型地被用于辅助具有期望晶体结构的后续层诸如AFM层14的生长。常规隧道势垒层18是非磁性的，并且例如是诸如MgO的薄绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁存储器，包括：多个磁性结，所述多个磁性结的每个包括数据存储层，所述数据存储层是磁性的；以及至少一个自旋轨道相互作用（SO）有源层，与所述磁性结的所述数据存储层相邻，所述至少一个自旋轨道相互作用有源层被配置为由于在一方向上经过所述至少一个自旋轨道相互作用有源层的电流而在所述数据存储层上施加自旋轨道相互作用扭矩，其中所述方向实质上垂直于所述至少一个自旋轨道相互作用有源层和所述多个磁性结中最靠近所述至少一个自旋轨道相互作用有源层的磁性结的所述数据存储层之间的方向，所述数据存储层被配置为使用至少所述自旋轨道相互作用扭矩是可切换的。

【技术特征摘要】
2012.08.26 US 13/594,8241.一种磁存储器，包括: 多个磁性结，所述多个磁性结的每个包括数据存储层，所述数据存储层是磁性的；以及 至少一个自旋轨道相互作用(so)有源层，与所述磁性结的所述数据存储层相邻，所述至少一个自旋轨道相互作用有源层被配置为由于在一方向上经过所述至少一个自旋轨道相互作用有源层的电流而在所述数据存储层上施加自旋轨道相互作用扭矩，其中所述方向实质上垂直于所述至少一个自旋轨道相互作用有源层和所述多个磁性结中最靠近所述至少一个自旋轨道相互作用有源层的磁性结的所述数据存储层之间的方向， 所述数据存储层被配置为使用至少所述自旋轨道相互作用扭矩是可切换的。2.根据权利要求1所述的磁存储器，其中所述多个磁性结的每个还包括参考层和非磁性间隔物层，所述非磁性间隔物层位于所述数据存储层和所述参考层之间，所述数据存储层是自由层。3.根据权利要求1所述的磁存储器，还包括:用于所述至少一个自旋轨道相互作用有源层的每个的自旋扩散插入层，所述自旋扩散插入层在所述数据存储层和所述至少一个自旋轨道相互作用有源层之间。4.根据权利要求3所述的磁存储器，其中所述自旋扩散插入层包括金属层、具有小于2 Ω - μ m2的电阻面积的绝缘层以及包括第一层和第二层的多层中的至少之一，所述第一层包括第一材料，所述第二层包括与所述第一材料不同的第二材料。5.根据权利要求1所述的磁存储器，其中所述至少一个自旋轨道相互作用有源层被选自A的第一自旋轨道 相互作用层和由B掺杂的M的第二自旋轨道相互作用层，其中A包括Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh Pd、Cd、In、Sb、Te、Hf、Ta、非晶 β -Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、B1、Po 以及 At 中的至少一种，M 包括 Al、T1、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ag、Hf、Ta、W、Re、Pt、Au、Hg、Pb、S1、Ga、GaMn 和 GaAs 中的至少一种，B 包括 V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、P、S、Zn、Ga、Ge、As、Se、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、InSb、Te、1、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、B1、Po、At、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm 和 Yb 中的至少一种。6.根据权利要求1所述的磁存储器，其中所述至少一个自旋轨道相互作用有源层包括Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、1、Lu、Hf、Ta、非晶 β -Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、B1、Po、At、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb中的至少一种。7.根据权利要求6所述的磁存储器，其中所述自旋轨道相互作用有源层邻接所述数据存储层，其中所述数据存储层包括Co、Fe、N1、Mn中的至少一种，其中所述磁性结包括邻接所述数据存储层的绝缘层，其中邻接所述数据存储层的所述绝缘层包括铝氧化物和镁氧化物中的至少一种。8.根据权利要求1所述的磁存储器，其中所述至少一个自旋轨道相互作用有源层延伸过所述多个磁性结中的至少两个。9.根据权利要求8所述的磁存储器，其中所述至少一个自旋轨道相互作用有源层是自旋轨道相互作用有源字线。10.根据权利要求9所述的磁存储器，其中所述自旋轨道相互作用有源层的与所述多个磁性结的每个相邻的一部分具有第一厚度和第一宽度，所述自旋轨道相互作用有源层在所述多个磁性结中的两个之间具有第二厚度和第二宽度，所述第一厚度和所述第一宽度的第一乘积小于所述第二宽度和所述第二厚度的第二乘积。11.根据权利要求1所述的磁存储器，还包括:与所述多个磁性结相应的至少一条字线，所述至少一个自旋轨道相互作用有源层位于所述数据存储层和所述至少一条字线之间。12.根据权利要求11所述的磁存储器，其中所述至少一条字线包括与所述至少一个自旋轨道相互作用有源层中的每个相应的至少一个孔。13.根据权利要求1所述的磁存储器，其中所述自旋轨道相互作用有源层还包括: 至少一个自旋极化电流注入器，用于使所述电流的多个载流子的多个自旋极化；以及 至少一个导电层，具有高自旋扩散长度，所述至少一个导电层在所述至少一个自旋极化电流注入器和所述多个磁性结之间。14.根据权利要求13所述的磁存储器，其中所述自旋扩散长度为至少lOOnm。15.根据权利要求14所述的磁存储器，其中所述自旋扩散长度为至少一微米。16.根据权利要求1所述的磁存储器，其中所述数据存储层还被配置为使用经过所述磁性结的写电流是可切换的。17.根据权利要求16所述的磁存储器，其中所述数据存储层具有在第一方向上的静态磁矩，所述至少一个自旋轨道相互作用有源层产生在实质上垂直于所述第一方向的第二方向上的自旋轨道相互作用极化。18.根据权利要求17所述的磁存储器，其中所述数据存储层的所述磁矩实质上垂直于平面。19.根据权利要求16所述的磁存储器，其中经过所述至少一个自旋轨道相互作用有源层的所述电流是第一电流脉冲，所述写电流是第二电流脉冲，其中所述第一电流脉冲不在所述第二电流脉冲之后开始。20.根据权利要求1所述的磁存储器，其中所述至少一个自旋轨道相互作用有源层包括Z中的至少一个，或者位于基质材料B的(111)表面上的至少一种表面合金A/B、或材料Q、或其组合，A 包括 Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、1、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、B1、Po、At、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm 和 Yb 中的至少一种，B 包括 S1、Zn、Cu、Ag、Au、W、Zn、Cr、Pt、Pd 中的至少一种；合金A/B包括取代的Bi/Ag、取代的Pb/Ag、取代的Sb/Ag、取代的Bi/S1、取代的Ag/Pt、取代的 Pb/Ge、取代的 Bi/Cu, Z 包括 Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、1、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、B1、Po、At、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 中的至少一种，Q 包括 InGaAs、HgCdTe、LaAlO3/SrTiO3双层和LaTi03/SrTi03双层中的至少一种。21.根据权利要求1所述的磁存储器，其中所述数据存储层具有易磁化轴，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：AV卡瓦尔科夫斯基，D阿帕尔科夫，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：