[發明專利]一種電壓可調的磁阻變隨機存儲單元及其隨機存儲器

有效

• 申請號: 201210122708.5
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102683581A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 南策文;胡嘉冕;李崢;陳龍慶
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/10;G11C11/16
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

1.一種電壓可調的磁阻變隨機存儲單元，其特征在于，包括：

底電極層；

形成在所述底電極層之上的鐵電氧化物層；和

形成在所述鐵電氧化物層之上的磁性層；

其中，所述磁性層和所述底電極層分別作為所述鐵電氧化物層的上下電極而對所述鐵電氧化物層施加電壓，其中所述電壓的方向垂直于所述鐵電氧化物層，所述鐵電氧化物層在所述電壓的作用下可調控磁性層中磁矩的排列，以使得所述磁性層在設定的測量方向上的電阻發生變化。

2.根據權利要求1所述的磁阻變隨機存儲單元，其特征在于，所述鐵電氧化物層包括以下材料中的任一種：具有(001)、(011)或(111)取向的鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鐵酸鉍、鈦酸鉍-鈦酸鉛、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鈮鋅酸鉛-鈦酸鉛。

3.根據權利要求1所述的磁阻變隨機存儲單元，其特征在于，所述磁性層包括以下材料中的一種或幾種：Fe、Ni、Co、NiFe、CoFe、NiFeCo、CoFeB或含有Fe、CO、Ni的合金材料。

4.一種磁阻變隨機存儲器，其特征在于，包括：

磁阻變隨機存儲單元陣列，所述磁阻變隨機存儲單元陣列包括多個如權利要求1-3中任一項所述的電壓可調的磁阻變隨機存儲單元；

多個訪問晶體管，每個所述訪問晶體管與每個所述電壓可調的磁阻變隨機存儲單元的磁性層相連，且每個所述訪問晶體管具有源極、柵極和漏極；

多根字線，每根所述字線與每個所述訪問晶體管的柵極相連，用于控制所述訪問晶體管的源極和漏極之間的通斷；

多根板線，所述板線與所述字線垂直，且每根所述板線與每個所述電壓可調的磁阻變隨機存儲單元的底電極層相連；

多根第一位線，所述第一位線與所述字線平行，且每根所述第一位線與每個所述電壓可調的磁阻變隨機存儲單元的磁性層相連；

多根第二位線，所述第二位線與所述字線垂直，且每根所述第二位線與每個所述訪問晶體管的源極相連；以及

多根互聯線，每根所述互聯線的一端與每個所述訪問晶體管的漏極相連，每根所述互聯線的另一端分與每個所述電壓可調的磁阻變隨機存儲單元的磁性層相連，其中所述互聯線與所述磁性層的連接點與所述第一位線與磁性層的連接點之間位置不重合，可通過所述互聯線和所述第一位線測量磁性層平面內電阻的變化。

5.根據權利要求4所述的磁阻變隨機存儲器，其特征在于，當進行寫操作時，所述字線控制相應訪問晶體管的源極與漏極導通，并在相應的第二位線和板線之間施加電壓，以使所述鐵電氧化物層控制所述磁性層中磁矩的排列發生變化。

6.根據權利要求4所述的磁阻變隨機存儲器，其特征在于，當進行讀操作時，通過所述第二位線和所述第一位線讀取所述磁阻變隨機存儲單元的存儲信息。

7.根據權利要求4-6中任一項所述的磁阻變隨機存儲器，其特征在于，還包括：

與所述多根字線相連的列解碼器，與所述多根板線相連的行解碼器，用于選定所述磁阻變隨機存儲器中的電壓可調磁阻變隨機存儲單元。