[發明專利]相變自旋非易失存儲單元

有效

• 申請號: 201510307513.1
• 申請日: 2015-06-08
• 公開（公告）號: CN105304812B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 李黃龍;張子陽;施路平
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明涉及一種相變自旋非易失存儲單元。

背景技術

存儲器是信息產業中重要的組成部件之一，如何發展新型的低成本、高密度、速度快、長壽命的非易失存儲器一直是信息產業研究的重要方向。

目前常用的非易失存儲器包括相變存儲器以及磁存儲器。相變存儲器是一種非磁性存儲器，其在存儲過程中，利用相變材料的非晶態（高阻態）和晶態（低阻態）兩種狀態間阻值的變化進行數據存儲。相變存儲器雖然能提供比傳統DRAM更高的可擴展性，卻存在寫次數有限、讀寫性能不對稱等問題。而且由于改變相變存儲器狀態需要的延時和能量都比較高，使得其在寫操作性能和功耗方面處于劣勢。磁存儲器雖然具有高的集成度，卻存在讀寫延遲較高的問題，而且目前磁存儲器的材料比較復雜，導致目前磁存儲器的成本都較高。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種具有低功耗、成本低且讀寫性能較好的相變自旋非易失存儲單元。

一種相變自旋非易失存儲單元，包括第一磁固定層、第一間隔層、磁自由層、第二間隔層、第二磁固定層、第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極，所述第一磁固定層、第一間隔層、磁自由層、第二間隔層以及第二磁固定層依次層疊設置，所述第一電極設置在所述第一磁固定層上，所述第二電極設置在所述第二磁固定層上，所述第三電極和第四電極設置在所述磁自由層上且所述第三電極和第四電極間隔設置，其中，所述第一間隔層和第二間隔層的材料為相變材料，所述第一間隔層的材料為非晶態相變材料，所述第二間隔層的材料為晶態相變材料。

一種相變自旋非易失存儲單元，包括磁固定層、間隔層、磁自由層、第一電極以及第二電極，所述磁固定層、間隔層以及磁自由層依次層疊設置，所述第一電極設置在所述磁固定層上，所述第二電極設置在所述磁自由層上，其中，所述間隔層的材料為相變材料，所述相變材料為晶態相變材料或非晶態相變材料。

一種相變自旋非易失存儲單元，其包括：第一磁固定層、第一間隔層、磁自由層、第二間隔層、第二磁固定層、第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極，所述第一磁固定層、第一間隔層、磁自由層、第二間隔層以及第二磁固定層依次層疊設置，所述第一電極設置在所述第一磁固定層上，所述第二電極設置在所述第二磁固定層上，所述第三電極和第四電極設置在所述磁自由層上且所述第三電極和第四電極間隔設置，所述第一間隔層的材料為絕緣材料，所述第二間隔層的材料的為導電材料，其中，所述第一磁固定層、磁自由層、第二磁固定層的材料為稀釋型磁性相變材料，所述稀釋型磁性相變材料包括相變材料以及摻雜在該相變材料中能引起磁性的元素。

一種相變自旋非易失存儲單元，其包括：第一磁固定層、第一間隔層、磁自由層、第二間隔層、第二磁固定層、第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極，所述第一磁固定層、第一間隔層、磁自由層、第二間隔層以及第二磁固定層依次層疊設置，所述第一電極設置在所述第一磁固定層上，所述第二電極設置在所述第二磁固定層上，所述第三電極和第四電極設置在所述磁自由層上且所述第三電極和第四電極間隔設置，其中，所述第一間隔層和第二間隔層的材料為第一相變材料，所述第一間隔層的材料為非晶態第一相變材料，所述第二間隔層的材料的為晶態第一相變材料，且所述第一磁固定層、磁自由層、第二磁固定層的材料為稀釋型稀釋型磁性相變材料，所述稀釋型磁性相變材料包括第二相變材料以及摻雜在該第二相變材料中能引起磁性的元素。

一種相變自旋非易失存儲單元，包括磁固定層、間隔層、磁自由層、第一電極以及第二電極，所述磁固定層、間隔層以及磁自由層依次層疊設置，所述第一電極設置在所述磁固定層上，所述第二電極設置在所述磁自由層上，其中，所述磁固定層以及磁自由層的材料為稀釋型磁性相變材料，所述稀釋型磁性相變材料包括第一相變材料以及摻雜在該相變材料中能引起磁性的元素。

相較于現有技術，本發明提供的相變自旋非易失存儲單元中采用相變材料作為間隔層和或磁層的材料，大大地降低了該相變自旋非易失存儲單元的功耗、制作工藝和成本，且有效地提高了該相變自旋非易失存儲單元的讀寫性能，從而使該相變自旋非易失存儲單元易于大規模的生產以及商業化應用。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例提供的相變自旋非易失存儲單元的結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例a提供的相變自旋非易失存儲單元的結構示意圖。

圖3為本發明第一實施例b提供的相變自旋非易失存儲單元的結構示意圖。