[發(fā)明專利]一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310553175.0
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103545339A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙巍勝;張德明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：該存儲單元從下到上由底端電極、反鐵磁金屬混合層、鐵磁金屬一、氧化物一、鐵磁金屬二、金屬一、氧化物二、金屬二及頂端電極共九層構(gòu)成；該存儲單元采用傳統(tǒng)的離子束外延、原子層沉積或磁控濺射的方法將存儲單元的各層物質(zhì)按照從下到上的順序鍍在襯底上，然后進(jìn)行光刻、刻蝕傳統(tǒng)納米器件加工工藝來進(jìn)行制備；該存儲單元是由OxRRAM的存儲單元MIM和STT-RAM的存儲單元MTJ堆疊而成；該存儲單元的數(shù)據(jù)寫入通過在頂端電極與底端電極兩端加正負(fù)寫入電壓來實現(xiàn)；該存儲單元的存儲及計算操作電壓正向有兩個值，負(fù)向也有兩個值；該存儲單元需要電壓+Vw_1-0和-Vw_1-1用于大容量存儲，電壓+Vw_2-0和-Vw_2-1用于高速計算，其中-Vw_1-1<-Vw_2-1<0<+Vw_2-0<+Vw_1-0。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：所述各層材料的厚度依次為：底端電極10-200nm、反鐵磁金屬混合層0-20nm、鐵磁金屬一0-3nm、氧化物一0-2nm、鐵磁金屬二0-3nm、金屬一0-100nm、氧化物二0-100nm、金屬二0-100nm及頂端電極10-200nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：該存儲單元的形狀為正方形、長方形、圓形及橢圓形中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：所述氧化物一是指氧化鎂MgO及三氧化二鋁Al₂O₃中的一種，用于產(chǎn)生隧穿效應(yīng)來傳輸自旋信號；所述氧化物二是指二氧化鉿HfO₂、二氧化鈦TiO₂、五氧化二鉭Ta₂O₅、氧化亞銅Cu₂O及氧化鎳NiO中的一種，用于存儲數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：所述鐵磁金屬一是指混合金屬材料鈷鐵CoFe、鈷鐵硼CoFeB及鎳鐵NiFe中的一種；所述鐵磁金屬二是指混合金屬材料鈷鐵CoFe、鈷鐵硼CoFeB及鎳鐵NiFe中的一種；這些混合金屬材料中各個元素組成不一樣。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：所述反鐵磁金屬混合層是指由混合金屬材料鈷鐵硼CoFeB/鎳鐵NiFe/錳鉑PtMn及鈷鐵硼CoFeB/鈷鐵CoFe/錳鉑PtMn中的一種構(gòu)成的混合層。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：所述金屬一是指鉑Pt、鋁Al、鎳Ni、銅Cu、鈦Ti、金Au、鉭Ta、氮化鉭TaN、氮化鈦TiN及多晶硅中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：所述金屬二是指鉑Pt、鋁Al、鎳Ni、銅Cu、鈦Ti、金Au、鉭Ta、氮化鉭TaN、氮化鈦TiN及多晶硅中的一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：所述底端電極是指鉭Ta、鋁Al及銅Cu中的一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型可高速計算、大容量存儲的存儲單元，其特征在于：所述頂端電極是指鉭Ta、鋁Al及銅Cu中的一種。